lekcii

Якщо вони виконані при однаковому напрямі намотування (наприклад, за годинниковою стрілкою, якщо дивитися від А до X і від a до х), то наведені в них э.д.с. зобразяться векторами, спрямованими в одну і ту ж сторону ( ). Такий трансформатор належить до групи з'єднань, що означає числом 12. Його умовне позначення: 1/1-12.

Якщо той же трансформатор матиме обмотку, наприклад, нижчої напруги, у якої будуть переставлені позначення затисків в порівнянні з попереднім випадком, то зрушення між э.д.с. дорівнюватиме 180 . Такий трансформатор належить до групи з'єднань, що означає числом 6.

Звернемося до трифазного трансформатора, представленого на мал. .

Мал. . Трифазний трансформатор Y/Y - 12. Мал. Трифазний трансформатор Y/Y - 6.

Тут обидві обмотки сполучені в зірку і намотані в однаковому напрямі від начал до кінців фаз. Векторні діаграми э.д.с. показують, що зрушення між лінійними э.д.с. АВ і ab в даному випадку рівний 0 . У цьому ми переконуємося, поєднавши при накладенні діаграм точки А і а. Отже, даний трансформатор належить до групи 12. Його повне позначення: Y/Y - 12.

Якщо у трифазного трансформатора групи 12 поміняти місцями почала і кінці фаз, наприклад обмотки нижчої напруги, то виходить трансформатор групи 6 Його означають: Y/Y - 6.

Трифазні трансформатори із з'єднанням обмоток Y/Y належать до груп 6 і 12, якщо на кожному стержні сердечника поміщені однойменні фази. Якщо ж у однієї з обмоток зробити кругове переміщення позначень затисків, наприклад замість а-b -с зробити с-а-b і потім b -с-а, то при кожному переміщенні повертатимемо зірку вторинних э. д. с. на 120 і, отже, переходити від групи 0 до груп 4 і 8, а від групи b — до груп 10 і 2. Таким чином, при з'єднанні обмоток Y/Y можемо отримати усі парні гру-

пи з'єднань 2, 4, 6, 8, 10, 0.

61

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Звернемося до трифазного трансформатора із з'єднанням обмоток Y/∆ представленому на мал.

Мал. . Трифазний трансформатор Y/∆- 5. Рис. Трифазний трансформатор Y/∆- 5.

Векторні діаграми э.д.с., приведені на цьому ж малюнку, показують, що зрушення між лінійними э.д.с. тут дорівнює 330 . Отже, трансформатор належить до групи 11. Він позначається: Y/∆- 11.

Якщо у розглянутого трансформатора поміняти місцями почала і кінці фаз обмотки нижчої напруги, то виходить трансформатор групи 5 із зрушенням між лінійними э.д.с., рівним 150 . Такий трансформатор позначається Y/∆- 5.

Якщо зробити кругове переміщення позначень затисків для обмотки нижчої напруги трансформаторів, представлених на мал. 2-39 і 2-40, то перейдемо відповідно від групи 11 до груп 3 і 7 і від групи 5 до груп 9 і 1. Отже, при з'єднанні обмоток Y/∆ (чи ∆/Y) можемо noлучить усі непарні групи 1, 3, 5, 7, 9, 11.

Таку велику різноманітність груп з'єднань трансформаторів не лише не потрібно, але викликало б великі утруднення на практиці, наприклад при здійсненні паралельної роботи трансформаторо.

У СРСР стандартизованы тільки дві групи з'єднань : 0 і 11. Що усі, що випускаються радянськими заводами нормальні однофазні трансформатори і трифазні із з'єднанням обмоток Y/Y належать до групи 0, а трифазні трансформатори із з'єднанням обмоток Y/∆ — до групи 11.

62

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Паралельна робота трансформаторів

Паралельне з'єднання трансформаторів потрібне для забезпечення безперебійного енергопостачання при виключенні трансформаторів для ремонту. Далі воно доцільне в тих випадках, коли потужність навантаження сильно змінюється протягом доби; тоді можна залежно від загального навантаження залишати в роботі стільки трансформаторів, щоб втрати в них були найменшими. При розширенні підстанцій, а також на потужних підстанціях встановлюється декілька трансформаторів, які включаються на паралельну роботу. При такій роботі обмотки трансформаторів з первинного і вторинного боку приєднуються до загальних шин, як показано на мал. 2-56.

Рис . Схема включення на паралельну роботу трансформаторів.

Тут обмотки вищої напруги служать в якості первинних.

На паралельну роботу трансформатори можуть бути включені тільки при дотриманні певних умов. Ці умови практично зводяться до наступних:

1. Рівність номінальної напруги — первинної і вторинної (рівність коефіцієнтів трансформації);

2.Трансформатори повинні належати до однієї і тієї ж групи з'єднань;

3.Рівність номінальної напруги короткого замикання.

При дотриманні перших двох умов напруга між затисками рубильника до його замикання дорівнює нулю. В цьому випадку після включення рубильника ніякого зрівняльного струму в обмотках трансформаторів не вийде.

Можна допустити відмінність в коефіцієнтах трансформації трансформаторів, що включаються на паралельну роботу, не більше 0,5% від їх середнього значення.

Неприпустимо включення на паралельну роботу трансформаторів, що належать до різних груп з'єднань, оскільки результуюча э.д.с. в контурі вторинних обмоток викличе при цьому великий струм, який швидко приведе до надмірного нагрівання обмоток трансформаторів.

Дотримання третьої умови потрібне для того, щоб загальне навантаження роз-

63

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

поділялося пропорційно номінальним потужностям паралельно працюючих трансформаторів.

Контрольні питання

1.Що називається групою з'єднання трансформаторів?

2.Скільки груп з'єднань в однофазному і трифазному трансформаторі?

3.Який кут зрушення між сусідніми двома групами?

4.Які схеми з'єднання обмоток є присутніми в трифазному трансформаторі?

5.Перерахуйте в яких випадках трансформатори включають на паралельну ро-

боту ?

6.Перерахуйте умови включення трансформаторів на паралельну роботу?

7.Що виникає при недотриманні умов включення?

8.Яка схема з'єднань називається зірка?

9.Яка схема з'єднань називається трикутник?

10.Скільки груп з'єднань в однофазному трансформаторі?

64

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Лекція 12 Тема :2.3 автотрансформатор, триобмотковий трансформатор

2.4 Трансформатори спеціального призначення План

1.Автотрансформатор

2.Триобмотковий трансформатор

3.Трансформатори спеціального призначення (зварювальний трансформа-

тор)

Автотрансформатори

Автотрансформатор на відміну від трансформатора має одну обмотку, частина витків якої належить одночасно первинною і вторинною ланцюгам.

На мал. 1.10, а показана схема знижуючого автотрансформатора, в якому ділянка аХ - загальна частина витків із струмом I12.

Як в звичайному трансформаторі, первинний I1 і вторинний I2 струми автотрансформатора практично знаходяться в протифазі, тобто їх вектори зрушені один відно-

сно одного на кут, близький 1800. З цього виходить, що струм I12 в загальній частині витків аХ дорівнює різниці вторинного і первинного струмів автотрансформатора :

I12 = I2 - I1

чиI2 = I1 + I12

Потужність, що передається навантаженню Z Η , B × A ,

SΑ = U2 I2.

З обліком отримаємо

SΑ =U2(I2 + I12) =U2I1 +U2I2 = S э. А+Sэ.мА

де Sэ.А=U2I1 - потужність, що передається у вторинний ланцюг автотрансформатора електричним шляхом завдяки електричному зв'язку між первинною і вторинною ланцюгами : Sэ.м.А = U2I12 - потужність, що передається у вторинний ланцюг автотрансформатора електромагнітним шляхом, за допомогою магнітного потоку.

Габаритні розміри трансформатора або автотрансформатора визначаються їх електромагнітними потужностями: для трансформатора Sэм.т=E2I2, для автотрансформатора

Sэм.А = E2I12. У цих виразах приймаємо U2 ≈ E2. Відомо, що в автотрансформаторі електромагнітним шляхом передається тільки частина усієї потужності, що поступає у вторинний ланцюг, тобто Sэм.А<Sэм.т, що дозволяє зменшити переріз магнітопровода і скоротити середню довжину витка обмотки. Це веде до зменшення витрат електротехнічної сталі і обмотувальної міді на виготовлення автотрансформатора і зменшення магнітних і електричних втрат. Таким чином, автотрансформатор в порівнянні з трансформатором рівної потужності має менші розміри і масу, більш високим

ККД, вартістю.

65

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Вказані переваги автотрансформатора тим значніше, чим більша доля потужності передається в навантаження електричним шляхом, тобто чим більше потужність, що передається у вторинний ланцюг автотрансформатора електричним шляхом Sэ.а. Ця потужність обернено пропорційна до коефіцієнта трансформації :

Sэ.А = SА / kА,

Де kА = wАх / wаХ - коефіцієнт трансформації автотрансформатора.

Електронна потужність автотрансформатора визначається вираженням

Sэм.А =SА (1-1 / kА).

На мал. представлена залежність відносного значення маси автотрансформатора

GA / GTp, де GA - маса автотрансформатора, а GTp - маса трансформатора такої ж потужності, від коефіцієнта трансформації kA=wAX/waX. З графіку виходить, що зі збільшенням коефіцієнта трансформації kA маса автотрансформатора зростає, а отже, знижуються переваги автотрансформатора в порівнянні з трансформатором. Так, при kA ³ 2 маса

автотрансформатора майже дорівнює масі трансформатора. Таким чином, маса і габаритні розміри автотрансформаторів в порівнянні з трансформатором істотно менше при коефіцієнті трансформації kA<2.

Разом з перевагою автотрансформаторів має недоліки, що обмежують у ряді випадків його застосування. Основні з цих недоліків: 1)

при короткому замиканні на вторинній стороні частина аХ обмотки (див. мал. 1.10) шунтується і струм короткого замикання досягає на багато більшого значення, ніж у разі звичайного двообмоточного трансформатора; 2) різке підвищення напруги на стороні НН до рівня напруги на стороні ВН при короткому замиканні на ділянці котушки Аа або при обриві котушки на ділянці аХ; 3) наявність електричного зв'язку між первинною і вторинною сторонами, що в деяких схемах неприпустимо.

Автотрансформатори можуть бути такими, що знижують і підвищують і трифазними. У трифазного трансформатора обмотки фаз сполучають зіркою (див. мал. 1.10,

б).

Широке поширення отримали автотрансформатори зі змінним коефіцієнтом трансформації. Такі автотрансформатори забезпечуються пристроєм, що дозволяє регулювати величину вторинної напруги шляхом зміни числа витків аХ. Це здійснюється за допомогою ковзаючого контакту (щітки або ролика), переміщуваного безпосередньо по зачищеній від ізоляції поверхні витків обмотки (рис.1.10, в). Такі автотрансформатори Називають регуляторами напруги. Вітчизняною промисловістю виготовляються регулятори напруги невеликої потужності серій РНО (однофазні) і РНТ (трифазні).

66

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Триобмотковий трансформатор

Великі трансформатори, що встановлюються на початку або кінці довгих ліній електропередачі і іноді на потужних проміжних підстанціях, часто виконуються з трьома обмотками на кожну фазу, причому одна з них зазвичай служить в якості первинної, а дві інші — в якості вторинних

Мал. . Триобмотковий трансформатор.

Наприклад, на електричних станціях, від яких відходять дві лінії електропередачі, часто встановлюються триобмоткові трансформатори з первинною напругою 10,5 кВ і вторинною напругою 121 і 38,5 кВ (для ліній електропередачі).

Трансформатори з трьома (і більше) обмотками малої потужності застосовуються також в радіотехнічних пристроях.

Триобмотковий трансформатор замінює собою два двообмоточні трансформатори. Його застосування, очевидно, вигідніше, ніж останніх.

Зварювальні трансформатори.

Для дугового електрозварювання застосовуються трансформатори з підвищеним розсіянням або трансформатори при послідовному включенні з дугою регульованої реактивної котушки ( ).

Мал. . Схема зварювального трансформатора з регульованою реактивною котушкою.

Підвищення розсіяння в трансформаторі досягається розміщенням первинної і вторинної обмоток на різних стержнях і застосуванням магнітного шунта між стержнями.

Вторинна напруга зварювального трансформатора вибирається рівною В, що ві-

67

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

дповідає напрузі запалення дуги при змінному струмі. Для стійкого і безперервного горіння дуги вимагається, щоб зовнішня характеристика (залежність напруги дуги від струму) була такою, що різко падає і щоб ланцюг мав великий індуктивний опір.

На практиці частіше застосовується схема, показана на рис при якій шляхом зміни проміжку в сердечнику реактивної котушки можна змінювати номінальний струм дуги. Така схема застосовується при багатопостовому зварюванні; при цьому вона дозволяє від одного трансформатора (зазвичай трифазного) одночасно живити декілька постів, що мають кожен свою реактивну котушку.

Контрольні питання

1. Чим відрізняється однофазний трансформатор від трифазного трансформато-

рів?

2.Достоїнства однофазного трансформатора?

3.Недоліки однофазного трансформатора?

4.Що станеться із струмом первинної обмотки, якщо струм вторинної обмотки збільшиться?

5.Призначення триобмоткових трансформаторів?

6.Конструкція триобмоткових трансформаторів?

7.Призначення зварювальних трансформаторів?

8.Конструкція зварювальних трансформаторів?

9.Поясніть зовнішню характеристику зварювального трансформатора?

10.Що потрібно для стійкого горіння дуги в зварювальному трансформаторі?

68

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Лекція 13 Тема: 3.1 Режимів роботи, облаштування асинхронної машини

План

4.Облаштування асинхронної машини

5.Отримання кругового магнітного поля, що обертається, принцип дії асинхронного двигуна

6.Режими роботи асинхронної машини

Асинхронні машини застосовуються на практиці головним чином як двигуни. Найбільше поширення мають трифазні асинхронні двигуни. Вони знаходять собі найширше застосування на заводах, фабриках, в сільському господарстві, на будівельних роботах, для допоміжних механізмів електричних станцій. Особливо багато вимагається трифазних двигунів потужністю від 0,4 до 100 кВт. Такі двигуни масового застосування заводами електромашинобудувань СРСР випускаються щорічно на мільйони кіловат. Велика кількість двигунів випускається також на потужності понад

100 кВт.

Однофазні асинхронні двигуни нині виконуються, як правило, у вигляді малих машин зазвичай на потужності не понад 0,5 кВт.

Обмотки статора і ротора асинхронних машин між собою електрично не пов'язані; між ними існує тільки магнітний (трансформаторна) зв'язок, що називається також індуктивною, що дало привід назвати асинхронні машини індукційними. Проте ця назва майже не застосовується.

Обмотка статора зазвичай є первинною обмоткою при роботі машини двигуном, оскільки до неї в цьому випадку підводиться електрична енергія. Струми обмотки статора спільно із струмами обмотки ротора створюють в двигуні магнітне поле, що обертається. Обмотка ротора при цьому служить в якості вторинної. Струми, наведені в ній полем, що обертається, взаємодіючи з ним, створюють електромагнітні сили, що примушують ротор обертатися.

Асинхронні двигуни виконуються або з короткозамкнутою обмоткою на роторі, або з обмоткою на роторі (зазвичай трифазною), сполученою з контактними кільцями. Відповідно до цього розрізняють короткозамкнуті двигуни і двигуни з контактними кільцями. Останні умова називаються також двигунами з фазним ротором.

На щитку асинхронного двигуна вказуються наступні номінальні величини його: потужність (на валу), кВт або Вт; лінійна напруга обмотки статора, В; лінійний струм, А; частота струму, Гц;

частота обертання ротора (число обертів за хвилину); коефіцієнт корисної дії;

69

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

коефіцієнт потужності (косинус кута зрушення фаз між напругою і струмом фази обмотки статора);

напруга на контактних кільцях (при нерухомому роторі) і струм обмотки ротора (при номінальному режимі) для двигуна з контактними кільцями.

Крім того, на щитку вказуються схема з'єднань обмотки статора, режим роботи (тривалий, короткочасний або повторно-короткочасний), для якого призначений двигун, і повна вага його в кілограмах.

Облаштування асинхронної машини

Основними частинами машини є статор і ротор. Їх сердечники збираються з листів електротехнічної сталі які до зборки зазвичай покриваються з обох боків спеціальним лаком.

Тим самим запобігає утворення великих вихрових струмів в сталі сердечників. Іноді для невеликих двигунів їх сердечники збирають з листів без покриття останніх лаком, оскільки окалина на зовнішніх поверхнях листів створює достатню ізоляцію між ними.

На показані листи, з яких збираються статор і ротор машин невеликою і середньою потужностей. Вони зазвичай штампуються за допомогою штампу, що дозволяє одним ударом отримати необхідну форму листа з усіма отворами. Отвори на внутрішньому колі листів статора і на зовнішньому колі листів ротора після зборки їх утворюють пази статора і ротора, в які закладаються провідники обмоток.

Сердечник статора поміщається в корпусі, який служить його зовнішньою частиною. Сердечник ротора зміцнюється безпосередньо на валу двигуна або на втулці (у формі хрестовини), надітій на вал двигуна.

Вал обертається в підшипниках, укріплених у бічних щитах, що називаються підшипниковими щитами. Машини потужністю до 500-600 кВт (іноді і вище) забезпечуються підшипниками кочення (кульковими і роликовими), при більшій потужності — підшипниками ковзання. При зовнішньому діаметрі сердечника статора понад 1 м зазвичай застосовують стояковые підшипники

Підшипникові щити прикріпляються до корпусу статора за допомогою болтів або шпильок. Щити і корпус статора зазвичай виконуються литими з чавуну. Для малих машин їх часто виконують литими із сплаву з великим вмістом алюмінію, що зменшує вагу машини.

Принцип дії трифазного асинхронного двигуна Трифазні асинхронні двигуни знаходять найширше застосування в різних

областях техніки. Не менше 90% усіх електродвигунів, вживаних в народному господарстві, є асинхронними, таке широке використання ці двигуни отримали завдяки простоті конструкції і надійності в роботі. У облаштуваннях автоматики вони застосовуються головним чином для приводу механізмів, що не вимагають регулювання частоти обертання .

Принцип дії трифазного асинхронного двигуна заснований на здатності трифазної обмотки при включенні її в мережу трифазного струму створювати магнітне поле, що обертається.

Для отримання кругового магнітного поля, що обертається, необхідно щоб фази обмотки статора були зрушені в просторі і в часі на 120 0 .Частота обертання цього

70

PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com