17. Типы трансформаторов и их применение: трехфазные, многообмоточные, измерительные, автотрансформаторы
Область применения трансформаторов чрезвычайно широка, соответственно велико и число конструктивных форм трансформаторов. Наибольшее распространение получили следующие типы трансформаторов:
1) силовые — для передачи и распределения электроэнергии;
2) автотрансформаторы — для преобразования напряжения в небольших пределах, для пуска двигателей переменного тока и т. д.;
3) измерительные трансформаторы — для включения в схемы измерительных приборов;
4) трансформаторы специального назначения — сварочные, печные, испытательные, импульсные, пиковые, высокочастотные, для ртутных выпрямителей и игнитронов, для преобразования частоты, для автоматических устройств, для медицинских и радиотехнических целей.
По количеству фаз: однофазные, трехфазные или многофазные.
По количеству обмотоу: двухобмоточные и многообмоточные.
Основным недостатком автотрансформаторов является то, что у них вторичная цепь электрически связана с первичной и должна
Рис. 226. Схемы автотрансформатора (а) и трехфазного трансформатора (б)
поэтому иметь одинаковую с ней изоляцию по отношению к земле. По этой причине, а также по условиям техники безопасности применение автотрансформаторов для связи цепей высокого и низкого напряжения недопустимо.
18. Классификация и назначение машин переменного тока
Машины переменного тока по количеству фаз делятся на много фазные и однофазные. Наиболее часто машины выполняются трехфазными в соответствии с применяемой в энергетических установках системой трехфазного тока. Для автоматических устройств и для бытовых электроприборов применяются двухфазные машины и иногда однофазные. В основе работы многофазных машин и некоторых однофазных лежит образование вращающегося магнитного поля.
Каждая машина переменного тока, так же как машина постоянного тока, состоит из статора и ротора. По способу образования магнитного поля статора и ротора машины переменного тока делятся на две группы: асинхронные и синхронные.
Статор асинхронной машины создает вращающееся магнитное поле, а ротор вращается с меньшей скоростью, т.е. асинхронно. Увеличение нагрузки двигателя вызывает уменьшение скорости вращения ротора.
В синхронной машине скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора и не зависит от нагрузки двигателя (в рабочей области нагрузок).
Назначение.
Все электрические машины обратимы, т.е. могут служить как двигателями, так и генераторами. Асинхронные машины используются главным образом как двигатели, а синхронные – и как двигатели и как генераторы. Помимо этого синхронная машина может использоваться как компенсатор реактивной энергии.
19. Устройство, принцип действия, область применения и основные характеристики асинхронных двигателей
Асинхронные машины — это машины переменного тока. Слово «асинхронный» означает несинхронный или неодновременный. При этом имеется в виду, что у асинхронных машин частота вращения магнитного поля отличается от частоты вращения ротора. Асинхронные машины, как и все электрические машины, обладают свойством обратимости, т. е. могут работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Асинхронные двигатели имеют значительные преимущества по своим свойствам, характеристикам и эксплуатационным данным перед двигателями других типов. Такие двигатели могут быть однофазными, двухфазными и трехфазными; наибольшее распространение имеют трехфазные двигатели, которые в основном и рассматриваются в данной главе. Асинхронные генераторы почти не применяются, так как их характеристики значительно хуже, чем у синхронных генераторов.
Устройство статора. Асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из статора и ротора (рис. 3.1, а). Статор имеет цилиндрическую форму. Он состоит из корпуса /, сердечника 2 и обмотки 3. Корпус литой, в большинстве случаев стальной или чугунный. Сердечник статора собирается из тонких листов электротехнической стали (рис. 3.1,б).
Листы для машин малой мощности ничем не покрываются, так как образующийся на листах оксидный слой является достаточной изоляцией. Собранные листы стали образуют пакет статора, который запрессовывается в корпус статора. На внутренней поверхности сердечника вырубаются пазы, в которые укладывается обмотка статора. Обмотки статора могут соединяться звездой или треугольником. Для осуществления таких соединений на корпусе двигателя имеется коробка, в которую выведены начала фаз С1, С2, СЗ и концы фаз С4, С5, С6. На рис. 3.2, а—в показаны схемы расположения этих выводов и способы соединения их между собой при соединении фаз звездой и треугольником. Схема соединений обмоток статора зависит от расчетного напряжения двигателя и номинального напряжения сети. Например, в паспорте двигателя указано 380/220. Первое число соответствует схеме соединения обмоток в звезду при линейном напряжении в сети 380 В, а второе — схеме соединения в треугольник при линейном напряжении сети 220 В. В обоих случаях напряжение на фазе обмотки будет 220 В.
Корпус статора с торцов закрыт подшипниковыми щитами, в которые запрессованы подшипники вала ротора.
Устройство ротора. Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала 4 (рис. 3.1, а), на который напрессован сердечник 5, выполненный, как и сердечник статора, из отдельных листов электротехнической стали с выштампованными в них закрытыми или полузакрытыми пазами. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая и фазная – соответственно роторы называются короткозамкнутыми и фазными.
Большее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они дешевле и проще в изготовлении и в эксплуатации. Токопроводящая часть такого ротора, названного М. О. Доливо-Добровольским ротором с беличьей клеткой, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов (рис. 3.3). Как правило, беличья клетка формируется путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием.
Фазный ротор (рис.3.4) имеет три обмотки, соединенные в звезду. Выводы обмоток подсоединены к кольцам 2, закрепленным на валу 3. К кольцам при пуске прижимаются неподвижные щетки 4, которые подсоединяются к реостату 5.
Принцип действия. Пусть три фазы обмотки статора подключены к трехфазной сети и сдвинуты относительно друг друга в пространстве вдоль окружности статора на равные углы (120°).
Согласно изложенному в § 3.3 образуется вращающееся магнитное поле, которое пересекает проводники обмоток ротора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС e=Blv. На рис. 3.12, а показано, что поле вращается по часовой стрелке. Для определения направления индуцированной ЭДС можно представить, что поле неподвижно, а проводник перемещается влево.
Тогда, применяя правило правой руки, находим, что ЭДС направлена «на нас» (точка). Если цепь обмотки замкнута, то по проводнику течет ток того же направления (рис. 3.12,б). На рис. 3.12, в показан проводник в магнитном поле c индукцией В, по которому протекает ток I.
Пользуясь правилом левой руки, находим направление силы f = BlI , действующей на проводник. Сила f и момент направлены согласно с направлением вращения магнитного поля.
Частота вращения ротора п всегда меньше частоты вращения поля п1, т. е. ротор «отстает» от вращающегося поля, – только при этом условии в проводниках ротора наводится ЭДС, протекает ток и создается вращающий момент.
Основные характеристики:
-механическая - рабочие
