Контрольные вопросы

1. Для каких целей используется трансформатор?

2. Объяснить, почему использование трансформатора дает возможность получить экономию металла для линейных проводов и повышает экономичность передачи электрической энергии.

3. Как устроен трансформатор и каков принцип его работы?

4. Почему сердечник трансформатора собирается из тонких листов трансформаторной стали, изолированных друг от друга?

5. Какие типы сердечников трансформаторов вам известны?

6. От чего зависит действующее значение эдс, наводимой в обмотке трансформатора?

7. Какой режим работы трансформатора называется холостым ходом?

8. Что называется коэффициентом трансформации?

9. Почему при холостом ходе трансформатора коэффициент мощности его очень мал?

10. Почему при изменении нагрузки трансформатора магнитный поток в его сердечнике остается практически неизменным?

11. Каким образом происходит изменение тока в первичной обмотке при изменении нагрузки трансформатора?

12. Как определяется кпд трансформатора?

13. Как устроен трехфазный трансформатор?

14. Как соединяются между собой обмотки трехфазных трансформаторов?

15. Объяснить устройство автотрансформатора.

Г л а в а 9

Электрические машины переменного тока

В основе работы электрических машин всех типов лежат электромагнитные явления: электромагнитная индукция и силовое действие магнитного поля.

Электрические машины служат либо для преобразования механической энергии в электрическую (электрогенераторы), либо электрической в механическую (электродвигатели).

В настоящее время наибольшее применение находят электрические машины переменного тока синхронныеиасинхронные. Машины обоих типов могут работать как в режиме генерации, так и в режиме двигателя, но на практике наиболее широко применяются синхронные генераторы и асинхронные двигатели.

1. Вращающееся магнитное поле

Исключительное значение в современном электрооборудовании имеет использование явления вращающегося магнитного поля. С помощью вращающегося магнитного поля приводятся в действие самые распространенные двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные, различные исполнительные механизмы автоматики, счетчики, реле и т.д.).

Вращающееся магнитное поле возникает как результирующее поле при наложении двух или более переменных магнитных полей, имеющих одинаковую частоту, но смещенных друг относительно друга в пространстве и имеющих временной фазовый сдвиг.

Пусть в статоре трехфазной машины имеются три обмотки, включенные в трехфазную цепь (рис. 102 а), а магнитная индукция в точке О, создаваемая каждой обмоткой, изменяется по

а б

Рис. 102

синусоидальному закону:

(9-1)

Очевидно, что для определения длины и положения результирующего вектора индукции в точке ( О ) следует найти сумму проекций векторов В₁,В₂иВ₃на ось координат Ох:

=(9-2)

Сумма проекций этих векторов даст проекцию результирующего вектора индукции:

(9-3)

+

т.е.

(9-4)

Точно так же поступим и для нахождения проекции результирующего вектора индукции на ось Оy:

(9-5)

Таким образом, в результате этих преобразования мы получили две составляющие результирующего вектора магнитной индукции В:

=и(9-6)

по которым найдем значение суммарной индукции

(9-7)

Оказывается, что длина вектора магнитной индукции не зависит от времени; приt=0 его составляющая(вектор занимает вертикальное положение) (рис.102б); с увеличениемtвертикальная проекцияуменьшается, а горизонтальнаяувеличивается, в результате чегобудет поворачиваться по часовой стрелке.

Для определения скорости вращения вектора магнитной индукции положим, что в некоторый произвольный момент времениtон образует и осью Оyугол, для которого можно

записать:

откуда следует, что

(9-8)

т.е. вектор магнитной индукции В вращается с постоянной угловой скоростью в направлении часовой стрелки. Иначе говоря, получается постоянное по значению равномерно вращающееся магнитное поле.

Простой способ создания вращающегося магнитного поля трехфазной системой положен в основу устройства трехфазных двигателей. Если изменить очередность фаз (изменится и последовательность токов), то, проведя аналогичные преобразования, получим:

=и(9-9)

Отсюда следует, что будет вращаться против часовой стрелки. Изменением последовательности фаз пользуются для изменения направления вращения роторов трехфазных двигателей, т.е. дляреверсированиядвигателей.