- •Введение
- •Лекция 1
- •1. Электрические цепи постоянного тока
- •Электрическая цепь постоянного тока. Параметры злементов цепи. Закон Ома
- •1.2. Режимы работы источника электрической энергии
- •1.3. Законы Кирхгофа
- •1.4. Использование законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
- •Лекция 2
- •1.5. Эквивалентные преобразования электрических цепей
- •1.5.1. Последовательное соединение элементов.
- •1.5.2. Параллельное соединение элементов.
- •1.5.3. Смешанное соединение резистивных элементов.
- •1.5.4. Эквивалентные преобразования резистивных элементов треугольником и звездой.
- •1.6. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца
- •2. Электрические цепи переменного тока
- •2.1. Генерация синусоидальной эдс. Основные величины, характеризующие переменный ток
- •2.2. Представление синусоидальных величин аналитически, графически, вращающимися векторами, комплексными числами
- •2.3. Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •2.4. Цепь переменного тока с индуктивностью
- •2.5. Цепь переменного тока с ёмкостью
- •Лекция 4
- •2.6. Неразветвлённая цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью. Резонанс напряжений
- •2.7. Разветвленная цепь однофазного переменного тока. Резонанс токов
- •2.8. Колебательный lc - контур переменного тока
- •2.9. Мощность однофазного переменного тока. Коэффициент мощности
- •3. Трёхфазные электрические цепи
- •3.1. Преимущество трёхфазного тока. Принцип получения трёхфазной эдс
- •Лекция 6
- •3.2. Соединение источников и потребителей электрической энергии звездой. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках
- •3.2.1. Наличие нулевого провода
- •3.2.2. Отсутствие нулевого провода
- •3.3. Обрыв фазы и короткое замыкание фазы без нулевого провода при соединении источников энергии и потребителей звездой
- •3.3.1. Обрыв фазы a
- •3.3.2. Короткое замыкание фазы a
- •3.4. Соединение источников и приёмников электроэнергии треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках
- •3.5. Обрыв фаз и обрыв линейного провода при соединении источников и потребителей треугольником
- •3.5.1. Обрыв фазы ab
- •3.5.2. Обрыв фаз ab и bc
- •3.5.3. Обрыв линейного провода
- •3.6. Мощность трёхфазной цепи
- •Лекция 7
- •3.7. Соотношения активных мощностей при симметричной нагрузке и при соединении звездой и треугольником
- •3.8. Вращающееся магнитное поле трёхфазной системы переменного тока
- •4. Трансформаторы
- •4.1. Однофазные трансформаторы. Устройство и принцип действия
- •4.2. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Лекция 8
- •4.3. Трёхфазные трансформаторы
- •4.4. Измерительные трансформаторы
- •5. Электрические машины постоянного тока
- •5.1. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока
- •5.2. Генераторы постоянного тока независимого и параллельного
- •Лекция 9
- •5.3. Генераторы постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •5.4. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
- •5.5. Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения и их основные характеристики
- •5.6. Электродвигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •5.7. Пуск, регулирование частоты вращения и реверс электродвигателей постоянного тока
- •Лекция 10
- •6.Трёхфазные асинхронные машины
- •6.1.Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
- •6.2. Зависимость частоты вращения ротора, величины эдс и тока
- •6.3. Электромагнитный момент и механическая характеристика
- •Лекция 11
- •6.4. Пуск и реверс асинхронных двигателей
- •6.5. Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя
- •Лекция 12
- •7. Полупроводниковые приборы
- •7.1. Электропроводность полупроводников
- •7.2. Полупроводниковые диоды. Устройство, принцип действия
- •7.3. Биполярные транзисторы. Устройство, принцип работы
- •7.4. Схемы включения биполярных транзисторов с p-n-p структурой
- •7.5. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •7.6. Динисторы, тиристоры. Устройство, принцип действия
- •7.7. Симисторы. Устройство, принцип действия
- •Лекция 14
- •7.8. Фоторезисторы и фотодиоды. Устройство, принцип действия
- •7.9. Фототранзисторы, фототиристеры, оптроны.
- •8. Схемы электронных преобразователей
- •8.1. Однополупериодные выпрямители
- •Лекция 15
- •8.2. Двухполупериодные выпрямители
- •8.3. Трёхфазные выпрямители. Электрические сглаживающие фильтры
- •Лекция 16
- •8.4. Электронные усилители на биполярных транзисторах
- •8.5. Импульсные усилители
- •8.6. Операционные усилители
- •9. Цифровые устройства
- •9.1. Логические функции, логически устройства.
- •9.2. Основные логические элементы.
- •4. Логический элемент или, операция логическое сложение ,
- •9.3. Асинхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •Лекция 18
- •9.4. Синхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •9.5. Синхронные d-триггер. Устройство, принцип действия
- •9.6. Шифратор. Устройство, принцип работы
- •9.7. Дешифратор. Устройство, принцип работы
- •Лекция 19
- •9.8. Регистры. Устройство, принцип работы
- •9.9. Счётчики импульсов. Устройство, принцип работы
- •Библиографический список
- •Cодержание
- •Иванов Евгений Николаевич
- •Электротехника и электроника
- •Конспект лекций
4.2. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора
Различают несколько режимов работы трансформатора:
1) номинальный режим, т.е. режим при номинальных (паспортных) значениях напряжения = и тока = первичной обмотки трансформатора;
2) рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему: , а ток ≤ при подключенной нагрузке;
3) режим холостого хода, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута () или подключена к вольтметру, имеющему очень большое сопротивление нагрузки;
4) режим короткого замыкания, при котором вторичная обмотка коротко замкнута () или подключена к амперметру, имеющему очень малое сопротивление.
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на его входе
η = / или η % = (/ ) ∙ 100% = (96-99)% . Поступившая от сети мощность может быть выражена через полезную мощность и мощность потерь в трансформаторе. Электрические потери в трансформаторе складываются из потерь в меди и потерь в стали . Потери в меди зависят от нагрева проводов обмоток. Потери в стали вызваны наличием гистирезиса и вихревых токов в сердечнике магнитопровода. Поэтому КПД трансформатора
η = , (4.7)
где потери в меди =R∙ I + R∙I- зависят от нагрузки и называются переменными потерями; потери в стали - определяются значением магнитного потока и называются постоянными потерями.
Основными потерями трансформатора являются потери в стали. Для их измерения в заводских испытаниях используют опыт холостого хода (рис.4.2).
Рис.4.2. Схема для измерения потерь мощности в стали трансформатора
Автотрансформатор TV1 питается сетевым напряжением . К первичной обмотке трансформатора TV2 подводится номинальное напряжение = U ном. В режиме холостого хода вторичная обмотка трансформатора разомкнута или включена на вольтметр V. Напряжение холостого хода U= E. Ток в первичной обмотке трансформатора = I (3-5)% Iном. Ваттметр W измеряет потери мощности в стали . Коэффициент трансформации трансформатора .Активное, полное и реактивное сопротивления первичной обмотки трансформатора определяются по формулам: , , .
Для измерения потерь мощности в меди используют опыт короткого замыкания (рис.4.3).
Рис.4.3. Схема для измерения потерь мощности в меди трансформатора
Вторичная обмотка трансформатора TV2 закорочена через амперметр А2 . С автотрансформатора TV1 первичная обмотка трансформатора TV2 питается напряжением = U (3-5)% Uном, при этом амперметр А1 должен показывать ток =Iном. Ваттметр W измеряет потери мощности в меди . Коэффициент трансформации трансформатора .Активное, полное и реактивное сопротивления первичной обмотки трансформатора определяются по формулам: , , .
Лекция 8
4.3. Трёхфазные трансформаторы
Конструкция трёхфазного трансформатора имеет трёхфазный магнитопровод, состоящий из листов электротехнической стали. На каждый стержень магнитопровода надевают изолированные цилиндры, на которые намотаны обмотки высшего и низшего напряжений, соединённых звездой или треугольником. На рис.4.4 показана схема трехфазного трансформатора, в котором фазы первичной обмотки соединены звездой, а вторичной обмотки - треугольником.
Принцип действия трёхфазного трансформатора аналогичен работе однофазного трансформатора. Так, в режиме холостого хода, при подаче на трёхфазную первичную обмотку линейных напряжений в фазах трансформатора появляются фазные напряжения. Фазные токи возбуждают в фазах переменные магнитные потоки, которые индуктируют мгновенные ЭДС в фазах первичной и вторичной обмоток трансформатора, направленных встречно.
При соединении звездой фаз первичной обмотки трансформатора соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами выразятся ; . При соединении треугольником фаз вторичной обмотки трансформатора эти соотношения имеют вид =; .
Обмотки трёхфазных трансформаторов могут соединяться:
/ ( / ) ; / (/) ;
/ ( /) ; / (/ ).
На рис.4.5 приведены обозначения таких схем.
Рис.4.4. Схема трёхфазного трансформатора
Рис.4.5. Схемы обозначения трёхфазных трансформаторов
Коэффициент трансформации трёхфазного трансформатора ктр можно определить с учётом введения понятия коэффициента трансформации эксплуатационного кэ.
Так, при соединениях/ и / Кэ = Ктр = ;
при соединении / Кэ = Ктр; при соединении / Кэ = .
Активная, реактивная и полная мощности трёхфазного трансформатора определяются по формулам:
P ==, (4.8)
Q ==, (4.9)
S= (4.10)
В мощных силовых трансформаторах применяется радиаторная система масляного охлаждения.
Маркировка трансформаторов производится буквами и числами.
Первая буква означает количество фаз: О – однофазные; Т – трёхфазные.
Вторая буква означает охлаждение: М – масляное; С – воздушное.
После буквенного шифра идут две цифры дробью, числитель - полная номинальная мощность (кВА), знаменатель - номинальное напряжение обмотки высшего напряжения (кВ). Например: ТС – 0,63/0,22 или TМ – 630/10.
На каждом трансформаторе имеется щиток, на котором указан тип трансформатора, сила линейного тока при номинальной мощности, частота сети, число фаз, схема и группа соединения обмоток.