Практическая часть

№ опыта	I, А	U, В	UR, B	UС, В	UL, B	Р, Вт	f, Гц
1	0,525	100	83	48	10	47	50
2	0,55	100	86,9	-	10,5	50,1	50
3	0,525	100	83	48	-	43,6	50

Расчеты

I. Опыт № 1.

Рисунок 1.

1. Вычисление ,иR

2) Вычисление ,,,,и

3. Вычисление и

II. Опыт № 2.

Рисунок 2.

1. Вычисление и

2. Вычисление ,,,,и

III. Опыт № 3.

Рисунок 2.

1. Вычисление и

2. Вычисление и

№опыта	cosφ	φ,°	cosφL	φL,°	R,Ом	ХС,Ом	С,Ф	ZL,Оm	RL,Ом	XL,Oм	Lк, Гн
1	0,895	26,52	0,648	49,61	158	91,43	34,8	19,05	12,34	14,51	0,046
2	0,9109	20,45	0,648	49,64	158	-	-	19,05	12,34	14,51	0,046
3	0,83	33,85	-	-	158	91,43	34,8	-	-	-	-

Вывод:

В ходе данной лабораторной работы …

Магнитные цепи

Магнитные величины

В магнитном поле как особом состоянии среды распределение энергии обусловлено движением электрических зарядов или изменением электрического поля, т. е. электрическим током.

Направление магнитного потока определяют по направлению магнитной стрелки, помещенной в это поле. Магнитное поле представляется в виде направленного магнитного потока Ф, линии которого всегда замкнуты.

В качестве физической величины, характеризующей интенсивность магнитного потока Ф, служитвекор магнитнойиндукции В, направление которого совпадает с направлением магнитного потока. Единицей магнитного потока в системе СИ является вебер (Вб); 1 Вб = 1 В∙с.

За единицу магнитной индукции принимают индукцию, при которой через площадь s в 1 м², расположенную перпендикулярно направлению магнитного потока, проходит поток в 1 Вб. Магнитную индукцию выражают в теслах (Тл): 1 Тл = 1 Вб/м²= 1 В·с/м².

Способность источника магнитного поля (электрического тока) создавать магнитный поток характеризуется напряженностью магнитного поля Н, выражаемой в А/м.

Рис.1

В воздухе направление векторов магнитной индукции и напряженности магнитного поля совпадают и связаны соотношениемН = В/μ₀, где μ₀=4π∙10^-7Гн/м - магнитная постоянная.

Количественные соотношения, характеризующие магнитное поле, основаны на законе полного тока. Этот закон устанавливает связь между напряженностью магнитного поля Нв любой точке замкнутого контура вокруг проводника с токомI. Например, напряженность в точкеА (рис. 1, а) равна

где 2πr - длина контура, охватывающего проводник, r - радиус контура.

Если действует п проводников с токомI, то напряженность в точкеА равна:Н =пI/(2πr). Напряженность поля в центре однослойной катушки (когда l>>r) (рис. 1, б) с числом витков ωравнаH= ωI/l.

Произведение ωI называют магнитодвижущей силой (мдс) и выражают в амперах.

Потокосцепление катушки: ψ=ωФ. В линейной катушке индуктивности потокосцепление пропорцио­нально току.

Коэффициент пропорциональности L=ψ/I называют индуктивностью. Единица индуктивности — генри (Гн). На практике применяют доли; милли- и микрогенри: 1 мГн = 10^-3 Гн; 1 мкГн = 10^-6 Гн.

Энергия магнитного поля катушки индуктивности (Дж) определяется работой, совершаемой электрическим током в процессе создания магнитного поля:

Магнитные цепи

Классификация магнитных цепей. Элементы магнитной цепи.

Магнитная система является одним из основных элементов электрических машин и ряда электротехнических устройств.В магнитную систему входят источники магнитного поля (обмотка с током, возбуждающая магнитное поле, постоянный магнит)и система магнитопроводов из ферромагнитного материала, по которым замыкается магнитный поток.

При анализе магнитных цепей магнитную систему электротехнического устройства представляют, как и в электрических цепях, эквивалентной схемой.

Магнитные цепи бывают неразветвленные и разветвленные, однородные и неоднородные, симметричные и несимметричные.

Неразветвленной магнитной цепью называют цепь, через элементы которой замыкается один и тот же магнитный поток.

В разветвленной магнитной цепи содержатся ветви, в каждой из которых замыкаются свои магнитные потоки.

В однородной магнитной цепи, образованной замкнутым магиитопроводом, магнитный поток находится в однородной среде.

Неоднородной называют магнитную цепь, состоящую из участков, имеющих разные сечения, воздушные зазоры, ферромагнитные тела с различными магнитными свойствами.

Из физики известна способность вещества под воздействием напряженности внешнего магнитного поля Н создавать собственное поле, называемое намагниченностью М, которая характеризуется магнитной восприимчивостью χ:. При этом магнитная индукция в веществе

где .- относительная и абсолютная магнитныепроницаемости, соответственно.

Вещества, имеющие высокое значение магнитной восприимчивости, называют ферромагнитными, или магнитными.

К ним относятся железо (Fe), кобальт (Со), никель (Ni), редкоземельные элементы: гадолиний (Gd), диспрозий (Dy) и др., а также сплавы на базе этих элементов.

Зависимость магнитной индукции в веществе (материале) от напряженности внешнего магнитного поля В(Н) носит нелинейный характер: по мере увеличенияН индукцияВсначала возрастает резко, а затем, приближаясь к области насыщения, процесс намагничивания материала замедляется и прекращается, когда резервы ферромагнетика оказываются исчерпанными Рис.2.

Рис.2.

Рис.3. а – однородная неразветвлённая; б – неоднородная неразветвлённая; в - неоднородная разветвлённая.

Если элемент магнитной цепи, например цилиндр из ферромагнитного материала, поместить в однородное магнитное поле,он намагнитится. Если после намагничивания до состояния насыщения внешнее поле убрать (уменьшить до нуля), то цилиндрявится источником магнитного поля за счет намагниченности материала — остаточной намагниченности. Чтобы разрушить эту остаточную намагниченность, нужно создать внешнее поле, направленное противоположно полю, создаваемому цилиндром,для преодоления задерживающей, так называемой коэрцитивной силы Н_с, которая стремится сохранить созданную микротоками намагниченность.

В зависимости от значения коэрцитивной силы Н_с все магнитные материалы принято делить намагнитомягкие и магнитотвердые.

Магнитомягкие материалы имеют малую коэрцитивную силу (крутоподнимающаяся основная кривая намагничивания и относительно малая площадь петли гистерезиса) Рис.6.

Петля циклического перемагничивания. Явление запаздыванияВотН– магнитный гистерезис.

Рис.4. Нс- остаточная намагниченность (значение напряженности для полного размагничивания сердечника) коэрцитивная сила,Вr- остаточная магнитная индукция

Рис.5. АС и АС – предельная петля гистерезиса

Рис.6. Разные материалы с одной скоростью перемагничивания.

1 - магнитножесткие материалы – с большими значениями коэрцитивной силой (Нс – более 40 а/см) и остаточной магнитной индукцией Вr– 1;

2 – магнитномягкие(малая коэрцитивная сила –от единиц до десятков ампер и высокая магнитная проницаемость с малыми потерями на перемагничивание)

Рис.7. Частные циклы перемагничивания. Коэф. возврата В2– В1/ В1 – D

Расчет магнитной цепи

Аналогия между магнитной и электрическойцепями.

Расчет магнитных цепей производится на основе закона полного тока с помощью уравнений магнитного состояния.

Как и в электрических цепях, здесь используют уравнения магнитного состояния:

узловое — алгебраическая сумма магнитных потоков, сходящихся в любом узле (поток через замкнутую поверхность), всегда равна нулю:

контурное — алгебраическая сумма падений магнитных напряжений в любом замкнутом контуре магнитной цепи равна алгебраической сумме магнитодвижущих сил в контуре:

Падение магнитного напряжения на заданном участке магнитной цепи определяют как произведение напряженности магнитного поля на длину участка цепи (или магнитного сопротивления участка на магнитный поток) и выражают в амперах:,

где- магнитное сопротивление участка. Для воздушного зазораи.

Зависимость магнитного потока Ф от магнитодвижущей силы ωI и магнитных сопротивленийR_μучастков магнитнойцепи получают из уравнения магнитного состояния ветви магнитной цепи и записывают в виде формулы:

Между вебер-амперными характеристиками Ф(I) в магнитных цепях и вольт-ампернымиU(I) в электрических цепях существует полная аналогия. Для магнитной цепи можно изобразить аналогичную режиму нагрузки электрической цепи, схему замещения.

Рис.8.

Например, для магнитной цепи рис. 3, б она имеет вид, представленный на рис. 8, а. Схема содержит источник магнитодвижущей силыωI и два участка с магнитными сопротивлениями R_μм и R_μв. Как и для электрической цепи, можно записать уравнение магнитного состояния

где - магнитное напряжение научастке ферромагнетика; - магнитное напряжение на участке рабочего воздушного зазора.

Методы расчета магнитной цепи

При расчете магнитной цепи могут быть две задачи: прямая, когда известны геометрические размеры и магнитные свойства материала магнитопровода, а также значение магнитного потока Ф (определяются магнитодвижущая сила и токIв витках обмотки), иобратная, когда задается магнитодвижущая сила, геометрические размеры и материалы магнитопровода (определяется магнитный поток Ф).

Рассмотрим прямую задачу. В неразветвленной и неоднородной магнитной цепи (см. рис. 3,б) известны: значение магнитного потока в воздушном зазоре Ф, геометрические размеры и материал магнитопровода, число витков обмоткиω, а также зависимостьВ_м(Н) (рис. 8,б).Определить мдсωI.

ПРИМЕР Алгоритм расчета магнитной цепи можно представить в следующем виде:

1. По заданным геометрическим размерам определяем S_м; S_в; l_м и l_в.

2. По заданному магнитному потоку Ф определяем магнитные индукции В_м, В_вна участках магнитной цепи.

Цепь одноконтурная, следовательно, магнитный поток Ф во всех участках цепи будет неизменным. Полагая S_в = S_м получим

3. По вычисленным В_ми кривой намагничиванияВ(Н) для заданного материала магнитопровода находимН_м (рис.8,б).

4. Обходя контур в направлении магнитного потока, запишем уравнение магнитного состояния

здесь — напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.

Таким образом, расчетное уравнение примет вид

В обратной задаче расчета магнитной цепи задается мдсωIи требуется определить магнитный поток Ф на участке цепи (или в воздушном зазоре).

Из-за нелинейности зависимость Ф (ωI) необходимо предварительно рассчитать и построить, а затем для заданного значенияωIопределить Ф_в. Для построения зависимости Ф(ωI) задают 5—7 значений магнитного потока, по алгоритму «прямой задачи» рассчитывают соответствующие значения мдс и строят зависимости Ф(ωI).

Во многих электротехнических устройствах (электрических машинах, трансформаторах и др.) используют симметричные магнитные системы (см. рис. 3,в).В цепи такой системы магнитный потокФ₁равен потоку Ф₂. В среднем сердечнике магнитопровода оба потока Ф₁ и Ф₂ складываются, но и сечение сердечника вдвое больше сечения крайних сердечников. При расчете такую цепь можно представить как две самостоятельные, еслимысленно разделить магнитопровод по вертикальной оси ab. Магнитные потоки Ф₁и Ф₂при таком делении останутся неизменными по направлению. Иными словами, схему замещения магнитной цепи такой магнитной системы можно представитьдвумя независимыми неразветвленными магнитными цепями, в которых действуют одинаковые мдс, и рассчитывать одну из двух составляющих. При решении прямой задачи, когда задан магнитный поток Ф в любом стержне, полученное значение мдсравно значению полной мдс. При решении обратной задачи значение магнитного потока в среднем стержне Ф₁ определяют на основании уравнения состояния узла.

Магнитная цепь с постоянными магнитами

В магнитных системах с постоянными магнитами поле в воздушном зазоре создается под воздействием энергии постоянного магнита. В качестве примера на рис. 9,а представлена магнитная цепь магнитоэлектрического прибора, состоящая из постоянного магнита, элементов из магнитомягкого материала и двух воздушных зазоров. Схема замещения этой цепи показана на рис. 8.

Рис.9.

Учитывая, что магнитное сопротивление ферромагнитных элементов мало по сравнению с сопротивлением воздушных зазоров, схема замещения упрощается и уравнение по закону полного тока имеет вид

Зная характеристику магнитотвердого материала В(Н) и полагая, чтоиполучим

Это уравнение показывает, что зависимость В_в(H)— прямая во втором квадранте (рис. 9,б).ОпределяемВ_в графическим методом. Для этого во втором квадранте строится кривая размагничивания материалаВ(Н) и из начала осей координат проводится прямая под углом. ТочкаК пересечения кривойВ_м(Н) и прямой(рис. 9, б) соответствует значению индукции в зазорахВ_в и магнитного потока Ф_в=B_вS.

ВАЖНОЕ

1. Ферромагнитные материалы в магнитопроводах электромагнитных устройств усиливают магнитное поле, создаваемое током намагничивающей катушки.

2. Изменение воздушного зазора в магнитопроводе цепи постоянного тока приводит к изменению магнитного потока в рабочем зазоре: с увеличением воздушного зазора магнитный поток уменьшается.

3. Ферромагнитные материалы бывают магнитомягкие с малой коэрцитивной силой (единицы А/см) и магнитотвердые с большой коэрцитивной силой (десятки и сотни А/см). Магнитомягкие материалы используют в магнитопроводах различных электромагнитных устройств; магнитотвердые материалы — для изготовления постоянных магнитов и магнитных систем.

4. Расчет магнитных цепей с ферромагнитными элементами аналогичен расчету электрических цепей постоянного тока с нелинейным элементами.

5. При расчете магнитных цепей, как и электрических, используют узловые и контурные уравнения.

Справочный материал по электрическим машинами трансформаторам

Машины постоянного тока

Так, из закона электромагнитной индукции следует, что если проводник перемешать перпендикулярно линиям магнитного поля, то в нем будет наводиться эдс, а ее значение определится формулойе = Blυ,

где В — магнитная индукция, В∙с/м²;l,υ — длина, м, и скорость, м/с, перемещения проводника.

Под действием эдс в проводнике, замкнутом на резистор, возникает ток в направлении, совпадающем с направлением эдс. В результате взаимодействия проводника с током и магнитного поля возникнет электромагнитная сила, которая определяется по формуле F_эм=ВIl, а ее направление — поправилу «левой руки».

Уравнение электрического состояния генератора,Е = U + R_я I или U = Е - R_я I

Уравнение электрического состояния двигателя, Е = U - R_я I или U = Е + R_я I

Действующее значение эдс в витке

Среднее значение эдс в витке в предположении, чтоФ=В_срlτ равно

Если общее число витков, соединенных последовательно, одной параллельной ветви равно N/(2а), то эдс на щетках ,

где с_Е=pN/(60a) — конструктивная постоянная обмотки;N — число проводников;а — число параллельных ветвей.

Электродвижущая сила одной фазы якорной обмотки

где E_в — эдс витка;k_об — обмоточный коэффициент, учитывающий тип обмотки и отличие геометрической суммы эдс витков от арифметической;w — число витков фазы.

Внешнии характеристики при различных способах возбуждения генератора Рис.1.

Рис.1.

1 Характеристика холостого хода генератора ПТ с независимым возбуждением

2 Внешняя характеристика генератора ПТсо смешанным возбуждением

3 Внешняя характеристика генератора ПТс независимым возбуждением

4 Внешняя характеристика генератора ПТс последовательным возбуждением

5 Внешняя характеристика генератора ПТс параллельным возбуждением

Универсальная характеристика машины параллельного возбуждения Рис.2.

Рис.2

1 - Режим генератора, 2 - Режим двигателя, 3 - Режим электромагнитного тормаза

Рис.3. Независимое возбуждение – а;параллельное возбуждение –б; последовательное возбуждение –в; смешанное –г.

Двигатель Постоянного Тока

Рис.4. а -универсальная характеристика машины параллельного возбуждения;

б - механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения;

в - механическая характеристика двигателя смешанного возбуждения;

г - механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения.

Самовозбуждение генератора происходит при наличи трёх условий

1. Остаточного магнитного потока, создающего Е_ост

2. Совпадающего направления поля обмотки возбуждения с направлением остаточного магнитного потока

3. Сопротивления обмотки возбуждения (при параллельном возбуждении) меньше критического, т.е. когда ток возбуждения способен достигать значения, обеспечивающего на характеристике холостого хода заданное значение Е_А . (R_B >R_KP)

Рис.5 Графическое определение режима генератора при самовозбуждении.

Синхронный генератор

Синхронной называется электрическая машина, частота вращение которой связана постоянным отношением с частотой сети переменного тока, в которую машина включена.

Рис.6. Характеристика холостого хода синхронного генератора или магнитная характеристика (влияние тока возбуждения на ЭДС)

Рис.7. Зависимости кпд синхронного генератора от нагрузки при различных коэффициентах мощности

Энергетические потери и диаграммы

Энергетические потери синхронного генератора делятся на постоянные – механические, возбуждения и в стали, а переменные потери – меди и добавочные

КПД синхронного генератора описываются формулой

η= 3UIcosφ/(3UIcosφ +Pпост + Pперем)

Рис.8 а - энергетическая диаграмма трансформатора;б - энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока;в - энергетическая диаграмма асинхронного двигателя;г - энергетическая диаграмма синхронного генератора.

Максимальная частота вращения синхронной машины в сети переменного тока с частотой 50 Гц - 2πf(3000)

Если количество пар полюсов р₁>р₂, то частота вращения ротора -n₁<n₂

синхронной машины уменьшится. (n=2πf/p)

У гидрогенераторов первичным двигателем является гидротурбина, т.к. частота вращения малая, то система возбуждения многополюсная.

У синхронного генератора при многополюсной системе возбуждения – роторы выполняется явнополюсными, а при двухполюсной системе возбуждения –неявнополюсными.

Действующее значение эдс фазы якорной обмотки синхронного генераторапри синусоидальной форме эдс, индуцируемой в проводах равноЕ=4,44fwk_обФ_о, гдеw– число витков фазы якорной обмотки;k_об– обмоточный коэффициент.

При ёмкостной и индуктивной нагрузке магнитные линии поля ротора Ф_о и статора Ф_а коллинеарны.

Уравнение электрического состояния одной фазы СГ с учетом поля рассеяния якоря Ф_о имеет видЕ₀ +Е_а + Е_σ = U + R_я I

Где Е₀ – эдс холостого хода; Е_а – эдс самоиндукции обмотки якоря; Е_σ – эдс поля рассеяния

Упрощённое уравнение электрического состояния фазы СГ, U = Е_а - jX_син I

Электромагнитный момент СГ зависит от фазового сдвига, тока и от фазового потока М = C_М ФIcosφ

Трансформаторы

1 - однофазный, 2 – дроссель, 3 - трехфазный, звезда/звезда, 4 - трехфазный, звезда/треугольник, 5 – автотрансформатор.

Функциональная связь ЭДС обмотки трансформатора, магнитным потоком, числом витков и частотой - Е₁ = 4,44fwФ₁

Рис.2 Опыт холостого хода - а; опыт короткого замыкания -б; опыт номинальной нагрузки– в.

Рис.3. Зависимость изменения напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора от коэффициента нагрузки: при индуктивной нагрузке трансформатора φ > 0 , - 1; при ёмкостной нагрузке трансформатораφ < 0, - 3; внешняя характеристика трансформатора - 2.

Рис.4. Схемы замещения: Т – образная эквивалентная схема реального трансформатора – а; упрощенная Г – образная схема трансформатора –б; при коротком замыкании –в.

Потери мощности трансформатора

а. б.

Рис.2. Потери мощности трансформатора а- в проводах обмотки (меди) – 1, в сердечнике (стали) - 2, зависимость КПД от нагрузки – 3,б -энергетическая диаграмма трансформатора.

Справочный материал по электрическим машинами трансформаторам

Машины постоянного тока

Так, из закона электромагнитной индукции следует, что если проводник перемешать перпендикулярно линиям магнитного поля, то в нем будет наводиться эдс, а ее значение определится формулойе = Blυ,

где В — магнитная индукция, В∙с/м²;l,υ — длина, м, и скорость, м/с, перемещения проводника.

Под действием эдс в проводнике, замкнутом на резистор, возникает ток в направлении, совпадающем с направлением эдс. В результате взаимодействия проводника с током и магнитного поля возникнет электромагнитная сила, которая определяется по формуле F_эм=ВIl, а ее направление — поправилу «левой руки».

Уравнение электрического состояния генератора,Е = U + R_я I или U = Е - R_я I

Уравнение электрического состояния двигателя, Е = U - R_я I или U = Е + R_я I

Действующее значение эдс в витке

Среднее значение эдс в витке в предположении, чтоФ=В_срlτ равно

Если общее число витков, соединенных последовательно, одной параллельной ветви равно N/(2а), то эдс на щетках ,

где с_Е=pN/(60a) — конструктивная постоянная обмотки;N — число проводников;а — число параллельных ветвей.

Электродвижущая сила одной фазы якорной обмотки

где E_в — эдс витка;k_об — обмоточный коэффициент, учитывающий тип обмотки и отличие геометрической суммы эдс витков от арифметической;w — число витков фазы.

Внешнии характеристики при различных способах возбуждения генератора Рис.1.

Рис.1.

1 Характеристика холостого хода генератора ПТ с независимым возбуждением

2 Внешняя характеристика генератора ПТсо смешанным возбуждением

3 Внешняя характеристика генератора ПТс независимым возбуждением

4 Внешняя характеристика генератора ПТс последовательным возбуждением

5 Внешняя характеристика генератора ПТс параллельным возбуждением

Универсальная характеристика машины параллельного возбуждения Рис.2.

Рис.2

1 - Режим генератора, 2 - Режим двигателя, 3 - Режим электромагнитного тормаза

Рис.3. Независимое возбуждение – а;параллельное возбуждение –б; последовательное возбуждение –в; смешанное –г.

Двигатель Постоянного Тока

Рис.4. а -универсальная характеристика машины параллельного возбуждения;

б - механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения;

в - механическая характеристика двигателя смешанного возбуждения;

г - механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения.

Самовозбуждение генератора происходит при наличи трёх условий

1. Остаточного магнитного потока, создающего Е_ост

2. Совпадающего направления поля обмотки возбуждения с направлением остаточного магнитного потока

3. Сопротивления обмотки возбуждения (при параллельном возбуждении) меньше критического, т.е. когда ток возбуждения способен достигать значения, обеспечивающего на характеристике холостого хода заданное значение Е_А . (R_B >R_KP)

Рис.5 Графическое определение режима генератора при самовозбуждении.

Синхронный генератор

Синхронной называется электрическая машина, частота вращение которой связана постоянным отношением с частотой сети переменного тока, в которую машина включена.

Рис.6. Характеристика холостого хода синхронного генератора или магнитная характеристика (влияние тока возбуждения на ЭДС)

Рис.7. Зависимости кпд синхронного генератора от нагрузки при различных коэффициентах мощности

Энергетические потери и диаграммы

Энергетические потери синхронного генератора делятся на постоянные – механические, возбуждения и в стали, а переменные потери – меди и добавочные

КПД синхронного генератора описываются формулой

η= 3UIcosφ/(3UIcosφ +Pпост + Pперем)

Рис.8 а - энергетическая диаграмма трансформатора;б - энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока;в - энергетическая диаграмма асинхронного двигателя;г - энергетическая диаграмма синхронного генератора.

Максимальная частота вращения синхронной машины в сети переменного тока с частотой 50 Гц - 2πf(3000)

Если количество пар полюсов р₁>р₂, то частота вращения ротора -n₁<n₂

синхронной машины уменьшится. (n=2πf/p)

У гидрогенераторов первичным двигателем является гидротурбина, т.к. частота вращения малая, то система возбуждения многополюсная.

У синхронного генератора при многополюсной системе возбуждения – роторы выполняется явнополюсными, а при двухполюсной системе возбуждения –неявнополюсными.

Действующее значение эдс фазы якорной обмотки синхронного генераторапри синусоидальной форме эдс, индуцируемой в проводах равноЕ=4,44fwk_обФ_о, гдеw– число витков фазы якорной обмотки;k_об– обмоточный коэффициент.

При ёмкостной и индуктивной нагрузке магнитные линии поля ротора Ф_о и статора Ф_а коллинеарны.

Уравнение электрического состояния одной фазы СГ с учетом поля рассеяния якоря Ф_о имеет видЕ₀ +Е_а + Е_σ = U + R_я I

Где Е₀ – эдс холостого хода; Е_а – эдс самоиндукции обмотки якоря; Е_σ – эдс поля рассеяния

Упрощённое уравнение электрического состояния фазы СГ, U = Е_а - jX_син I

Электромагнитный момент СГ зависит от фазового сдвига, тока и от фазового потока М = C_М ФIcosφ

Трансформаторы

1 - однофазный, 2 – дроссель, 3 - трехфазный, звезда/звезда, 4 - трехфазный, звезда/треугольник, 5 – автотрансформатор.

Функциональная связь ЭДС обмотки трансформатора, магнитным потоком, числом витков и частотой - Е₁ = 4,44fwФ₁

Рис.2 Опыт холостого хода - а; опыт короткого замыкания -б; опыт номинальной нагрузки– в.

Рис.3. Зависимость изменения напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора от коэффициента нагрузки: при индуктивной нагрузке трансформатора φ > 0 , - 1; при ёмкостной нагрузке трансформатораφ < 0, - 3; внешняя характеристика трансформатора - 2.

Рис.4. Схемы замещения: Т – образная эквивалентная схема реального трансформатора – а; упрощенная Г – образная схема трансформатора –б; при коротком замыкании –в.

Потери мощности трансформатора

а. б.

Рис.2. Потери мощности трансформатора а- в проводах обмотки (меди) – 1, в сердечнике (стали) - 2, зависимость КПД от нагрузки – 3,б -энергетическая диаграмма трансформатора.