Вопросы и задания для контроля

1. Что такое электрические машины? Какие виды таких машин вы знаете?

2. Напишите закон Ома для электрической и магнитной цепи. Объясните входящие в формулы величины?

3. Сформулируйте закон электромагнитной индукции в виде, предложенном Максвеллом и Фарадеем. Запишите и поясните их формулы.

4. Сформулируйте закон электромагнитных сил, запишите его формулу.

5. Сформулируйте закон полного тока, напишите формулу закона.

6. Объясните смысл правил «левой» и «правой» руки.

7. Сформулируйте закон Ленца и объясните его смысл.

8. Как подразделяют материалы, применяемые в элнектромашиностроении?

9. Из каких материалов делают обмотки электрических машин и почему?

10. Из чего делают магнитопроводы электрических машин и почему?

11. От чего зависит магнитное сопротивление магнитопровода?

12. Назовите основные свойства изоляционных материалов?

13. Перечислите классы нагревостойкости изоляционных материалов и соответствующие этим классам предельно допустимые температуры.

2. Общие сведения о трансформаторах

2.1. Назначение, разновидности, номинальные данные

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько систем переменного тока.

По функциональному назначению трансформаторы делятся на:

силовые трансформаторы, предназначенные для преобразования энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии;

радиотрансформаторы применяются в устройствах радио, теле-видения, связи, регулирования и управления, передачи информации;

измерительные – трансформаторы тока и напряжения;

специальные – печные, сварочные, выпрямительные.

Далее рассмотрены в основном силовые трансформаторы, преобразующие только напряжения и токи без изменения их частоты.

В зависимости от числа фаз различают трансформаторы однофазные и многофазные, многофазные обмотки которых образованы соединением обмоток отдельных фаз. На практике в основном приме-няют однофазные (рис. 2.1) и трёхфазные (рис. 2.7) трансформаторы.

По числу электрически не связанных между собой обмоток в каждой фазе трансформаторы делятся на двухобмоточные и многообмоточные, из которых наиболее распространены трёхобмоточные.

Первичной называют обмотку, к которой из сети подводится элек-троэнергия с первичными напряжением U₁ и током I₁. Вторичной на- зывают обмотку, от которой энергия с вторичными напряжением U₂ и током I₂ отводится к нагрузке.

Различают трансформаторы: понижающие при U₁ > U₂ и повышающие при U₁ < U₂. Обмотку, включённую на большее напряжение, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); включённую на мень-шее напряжение – обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотку трёх-обмоточных трансформаторов, включённую на промежуточное между ВН и НН напряжение, называют обмоткой среднего напряжения (СН).

Полезная мощность, на которую рассчитан трансформатор по условиям нагревания, называют номинальной. Другие данные, соответствующие этой мощности, также называют номинальными. Номинальные данные указывают на табличке, закреплённой на трансформаторе.

Номинальные данные силовых трансформаторов:

1. Мощность (полная) S_Н, В·А или кВ·А.

2. Линейные напряжения обмоток U_1НЛ, U_2НЛ трёхфазного или на-

пряжения обмоток U_1Н, U_2Н однофазного трансформатора, В или кВ.

3. Линейные токи обмоток I_1НЛ, I_2НЛ трёхфазного или токи обмо-

ток I_1Н, I_2Н однофазного трансформатора, А.

4. Частота напряжения f , Гц, (в России и Европе 50 Гц).

Также на табличке приводят число фаз m; схемы и группу соеди-

нения обмоток (см. § 4.2); ток холостого хода i₀, %; напряжение короткого замыкания u_К, %; способ охлаждения.

Номинальная мощность S_Н равна: у двухобмоточного трансфор-матора номинальной мощности каждой из обмоток, у трёхобмоточного – наибольшей из номинальных мощностей трёх его обмоток.

Ряд номинальных мощностей силовых трансформаторов в диапа-зоне от 1 до 10 кВ∙А имеет вид: 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10 кВ∙А. Большие и меньшие значения ряда номинальных мощностей образуются умно-жением приведённого выше ряда чисел на 10 ^N, где N – целое число положительное для S_Н > 10 кВ∙А и отрицательное для S_Н < 1,0 кВ∙А. Силовыми считают трансформаторы, начиная с S_Н ≥ 6,3 кВ∙А и N ≥ 0.

Номинальное первичное напряжение U_1НЛ (U_1Н) равно линейному напряжению сети, в которую включена первичная обмотка.

Номинальное вторичное напряжение U_2НЛ (U_2Н ) принимают равным напряжению U_2Л (U₂) между линейными зажимами вторичной об-мотки при холостом ходе (I₂ = 0) и первичном напряжении U_1НЛ (U_1Н).

Стандартные номинальные напряжения, кВ: 0,22 (0,23); 0,38 (0,4); 0,66 (0,69); 3 (3,15) и 3,15 (3,3); 6 (6,3) и 6,3 (6,6); 10 (10,5) и 10,5 (11); 20 (22) и 21 (22); 35 (38,5) и 36,75 (38,5); 110 (115; 121) и 115 (121); 220 (230; 242)) и 230 (242); 330 (330; 347); 500 (525); 750 (787); 1150 (1200). В скобках даны напряжения вторичных обмоток.

Номинальные токи определяют по номинальной мощности и но-минальным напряжениям обмоток: I_1Н = S_Н /U_1Н, I_2Н = S_Н /U_2Н – для од-нофазного; линейные I_1НЛ = S_Н /(U_1НЛ), I_2НЛ = S_Н /(U_2НЛ) и фазные I_1Н = S_Н /(3U_1Н), I_2Н = S_Н /(3U_2Н) – для трёхфазного трансформатора.