
- •1. Электрическая энергия, её особенности и области применения
- •3. Линейные цепи постоянного тока: основные понятия и определения
- •3.1 Схемы электрических цепей и их элементы.
- •4 Законы Ома и Кирхгофа
- •Первый закон Кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •Тема № 3 анализ и расчёт электрических цепей с нелинейными элементами
- •Касаткин а.С., Немцов м.В. Электротехника. – м.: Высшая школа, 2000. – 572 с.
- •Электротехника и электроника: учебное пособие для вузов / в.В.Кононенко [и др.]. Изд. 2-е. – Ростов н/д.: Феникс, 2005. – 752 с.
- •3.1 Основные понятия нелинейных цепей постоянного тока
- •Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов
- •А) полупроводниковый диод
- •Б) транзистор
- •Г) смешанное соединение
- •3.2.2 Метод опрокинутой характеристики.
- •Тема № 4 анализ и расчёт линейных цепей переменного тока
- •Касаткин а.С., Немцов м.В. Электротехника. – м.: Высшая школа, 2000. – 572 с.
- •Электротехника и электроника: учебное пособие для вузов / в.В.Кононенко [и др.]. Изд. 2-е. – Ростов н/д.: Феникс, 2005. – 752 с.
- •Рекус г.Г. Основы электротехники и электроники в задачах и решениях. – м.: Высшая школа, 2005. – 285 с.
- •Среднее и действующее значение синусоидальных тока и эдс
- •Примечание:
- •Тема № 4 Анализ и расчёт линейных цепей переменного тока
- •1) Цепь синусоидального тока с резистивным сопротивлением
- •2) Цепь синусоидального тока с индуктивным сопротивлением
- •3) Цепь синусоидального тока с ёмкостным сопротивлением
- •Тема № 5 трёхфазные электрические цепи
- •5.1 Получение трёхфазной системы эдс. Понятие о трёхфазном синхронном генераторе. Схемы соединения в трёхфазных цепях
- •Трёхфазный генератор: общее устройство, принцип действия, симметричная система фазных эдс
- •Схемы соединения. Симметричная трехфазная цепь, соединенная звездой. Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений
- •Классификация приёмников в трёхфазной цепи
- •Четырехпроводная цепь
- •Симметричная нагрузка приёмника
- •Несимметричная нагрузка приёмника
- •Трехпроводная электрическая цепь
- •Тема № 6 Переходные процессы в электрических цепях и методы их расчёта
- •6.1 Основные понятия, причины возникновения переходных процессов в электрических цепях и их значение для работы электрических устройств
- •Переходные процессы в цепи постоянного тока с последовательным соединением элементов и .
- •6.2 Законы коммутации. Расчёт переходных процессов: заряд и разряд конденсатора.
- •Тема № 7 Анализ и расчёт магнитных цепей
- •7.1 Магнитные цепи постоянного тока
- •1) Постоянное магнитное поле и его основные характеристики
- •2) Виды магнитных цепей
- •7.2 Основные понятия и законы теории магнитных цепей. Параметры магнитных цепей и связь между ними. Аналоги законов Ома и Кирхгофа для магнитных цепей
- •Аналогия между электрическими и магнитными цепями
- •Тема № 8-9 электромагнитные устройства. Трансформаторы
- •9.1 Назначение, классификация, области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора
- •3. Уравнения электрического и магнитного состояний трансформатора.
- •Тема № 9 трансформаторы
- •9.3 Потери энергии в трансформаторе. Внешняя характеристика и кпд трансформатора
- •10.5 Работа трансформатора под нагрузкой
- •10.6 Внешняя характеристика трансформатора
Аналогия между электрическими и магнитными цепями
Электрические величины |
Обозначение (формула) |
|
Магнитные величины |
Обозначение (формула) |
Ток |
I |
|
Поток |
|
ЭДС |
E |
|
МДС |
F |
Сопротивление |
|
|
Сопротивление |
|
Напряжение |
|
|
Напряжение |
|
Проводник |
|
|
Ферромагнетик |
|
Изолятор |
|
|
Немагнитное вещество |
|
Удельная проводимость (гамма) |
|
|
Магнитная проницаемость (мю) |
|
ЛЕКЦИЯ № 8
Тема № 8-9 электромагнитные устройства. Трансформаторы
Учебные вопросы:
8.1 Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных реле.
8.2 Построение схем управления на электромагнитных реле.
9.1 Назначение, классификация, области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
9.2 Уравнение электрического и магнитного состояния, схема замещения.
Литература:
Касаткин А.С. Основы электротехники: учебное пособие, 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1982.
9.1 Назначение, классификация, области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения той же частоты.
Назначение трансформатора отражено в его определении.
Трансформаторы находят очень широкое применение в электрических сетях, являясь неотъемлемой частью энергосистемы. Передача электрической энергии по линиям электропередач осуществляется при высоких напряжениях - до 500 кВ и выше (до 1150 кВ), т.к. при этом для передачи той же мощности требуется меньший ток, а это ведет к снижению потерь в проводах. Поэтому на подстанциях с помощью трансформаторов на передающей стороне повышают напряжение, а на приемной снижают. Такие трансформаторы называются силовыми. Кроме того существуют измерительные трансформаторы, сварочные и др. В электронных устройствах трансформаторы часто используют для гальванического разделения цепей.
Трансформаторы также относятся к электрическим машинам, хотя в прямом смысле они не относятся (не имеют движущихся частей). Однако основные соотношения между величинами, характеризующими рабочий процесс трансформатора, применимы и к электрическим машинам.
Рассмотрим устройство трансформатора (рис. 1):
Рис. 1. Трансформатор
На замкнутом магнитопроводе, выполненном из магнитомягкой листовой стали, расположены две (или более) катушки (обмотки). К одной из обмоток подводится электрическая энергия от источника переменного тока. Эта обмотка называется первичной. От другой, вторичной обмотки с числом витков W2 энергия отводится к приёмнику. Все величины, относящиеся к этим обмоткам (токи, напряжения, мощности и т.п.) называются соответственно первичными или вторичными.
Под действием переменного напряжения U1, подведенного к первичной обмотке, в ней возникает ток I1, а в сердечнике возбуждается соответственно изменяющийся магнитный поток Ф. Этот поток пересекает витки обеих обмоток трансформатора и индуктирует в них ЭДС:
;
В каждый момент времени отношение этих ЭДС пропорционально отношению количества витков обмоток:
Если цепь вторичной обмотки замкнута, то под действием ЭДС Е2 возникает ток I2.
При синусоидальном изменении напряжения питания U1 с частотой f поток в магнитопроводе Ф оказывается практически синусоидальным. Действующие значения ЭДС в обмотках можем найти по формуле:
E1 = 4,44 W1 f Фm;
E2 = 4,44 W2 f Фm.
Отношение этих ЭДС
принято называть коэффициентом трансформации. Приближ`нно можно принять, что ЭДС обмоток равны напряжениям на их зажимах, т.е.
Полученное равенство характеризует основное назначение трансформатора – преобразование одного напряжения в другое, большее или меньшее.
Цепи высшего и низшего напряжения электрически изолированы друг от друга и связаны лишь магнитным потоком, замыкающимся в сердечнике трансформатора. Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается весьма малыми потерями энергии: величина КПД при номинальной нагрузке изменяется в пределах 0,96-0,996 в зависимости от мощности трансформатора. Этим объясняется исключительно большое распространение трансформаторов в современной технике.
Однофазный трансформатор с ферромагнитным сердечником был предложен выдающимся русским изобретателем П.Н.Яблочковым в 1876 г.