Контрольні запитання та завдання

1. Що називається трансформатором?

2. Яка конструкція трансформатора?

3. Який принцип дії трансформатора?

4. Де застосовуються трансформатори?

5. Чому трансформатори використовуються тільки в колах змінного струму?

6. Для чого магнітопровід трансформатора виконується з електротехнічної, а не зі звичайної сталі?

7. Чому магнітопровід трансформатора складають з окремих пластин, ізольованих одна від одної?

8. Що називається коефіцієнтом трансформації трансформатора та як його визначають?

9. Що називається холостим ходом трансформатора?

10. Що називається коротким замиканням трансформатора?

11. Чому втрати потужності в магнітопроводі трансформатора не залежать від струму навантаження?

12. Як і з якою метою проводиться дослід короткого замикання трансформатора?

13. Чому при зміні струму у вторинній обмотці трансформатора змінюється струм і в первинній його обмотці?

14. Як впливає характер навантаження на зовнішню характеристику трансформатора?

15. Які переваги та недоліки автотрансформаторів порівняно з трансформаторами?

Схема 1. Для дослідження режимів роботи однофазного трансформатора.

Лабораторна робота№ 6

Тема: Дослідження двигуна постійного струму паралельного збудження

Мета роботи: - вивчити конструкцію та принцип дії двигуна постійного струму паралельного збудження, дослідити його механічні та робочі характеристики.

Теоретичні відомості

Незважаючи на те що сучасне електропостачання ґрунтується на використанні змінного струму, машини постійного струму широко застосовуються в різних галузях промисловості та на транспорті. Двигуни постійного струму мають важливу перевагу перед іншими електродвигунами: допускають плавне регулювання частоти обертання, створюють великий момент при пуску. Тому їх часто використовують як тягові двигуни на електротранспорті. Машини постійного струму, як і всі електричні машини, оборотні; вони можуть працювати в генераторному та двигунному режимах.

Конструктивно машина постійного струму складається з нерухомої частини, яку, як і в машинах змінного струму, називають статором (рис.1, а), та обертової частини, яку називають якорем (рис.2, б). Статор - це стальна станина 5 (рис.1, а), на внутрішній поверхні якої закріплено основні полюси 4 з котушками. Ці котушки утворюють обмотку збудження. Між основними знаходяться додаткові полюси 3 зі своїми котушками, У зв'язку з тим що магнітні потоки полюсів у часі незмінні, станину для великих машин відливають, а для машин малої потужності виконують із товстої листової сталі, згорнутої в циліндр і звареної по шву. Основ- ні полюси створюють у машині магнітне поле, Кожний полюс є електромагнітом, який складається зі стального осердя з полюсним наконечником і котушкової обмотки, виготовленої з ізольова- ного мідного проводу. Обмотку основних полюсів ще називають обмоткою збудження. Осердя полюса відковують для невеликих машин з м'якої сталі, а для великих машин набирають у вигляді пакетів з листової електротехнічної сталі завтовшки 0,5... 2 мм і стягують шпильками. Додаткові по­люси виконуються аналогічно й установлюються між основними полюсами. Обмотка в них виготовляється з товстого ізольованого проводу і призначена для усунення іскріння щіток.

У машинах малої та середньої потужностей до торців станини прикріплюються підшипникові щити 1 з шариковими або роликовими підшипниками, в яких обертається вал якоря. На щиті з боку колектора закріплюються щіткотримачі зі щітками 2.

Якір машини постійного струму (рис.1, б) складається зі стальних вала та осердя, обмотки та колектора (рис.1, в). Осердя якоря - це циліндричний барабан 1, у поздовжні пази якого вкладено обмотку 2 якоря. Для зменшення втрат на вих- рові струми (під час роботи якір обертається в постійному та нерухомому магніт- ному полі статора) осердя набирається з ізольованих штампованих листів електротехнічної сталі завтовшки 0,3… 0,5 мм і жорстко закріплюється на валу якоря. Для кращого охолодження в осерді є осьові вентиляційні канали, а в машинах великої потужності - ще й радіальні канали між пакетами осердя. В машинах малої та середньої потужностей застосовується примусова вентиляція, що створюється вентилятором, насадженим на вал якоря. З обмотки якоря напруга подається на колектор.

Колектор (див. рис.1, в) у машинах постійного струму призначений для випрямлення змінної ЕРС, що індукується в обертовій обмотці якоря (тобто якщо машина постійного струму працює як генератор, то змінна ЕРС, яка індукується в обмотці якоря, підводиться до колектора, випрямляється ним і спрямовується в зовнішнє коло). Якщо ж машина працює як двигун, то стала напруга подається через щітки на колектор, де перетворюється в змінну напругу в обмотці якоря.

Колектор набирається з клиноподібних мідних пластин 5, які ізолюються одна від одної міканітом 4. У проріз виступу 1 колекторної пластини впаюються два кінці сусідніх секцій обмотки якоря. Пластини колектора кріпляться стяжним

Рис. 1

болтом 2 на затискному кільці 3.Робота колектора ґрунтується на перетворенні змінної ЕРС у сталу й навпаки. Кінці витка 1 (рис. 1, г) приєднуються до двох півкілець (сегментів) 4, які називаються колекторними пластинами. Останні жорстко закріплюються на валу машини та ізолюються як одна від одної, так і від корпуса машини. Біля пластин розташовуються нерухомі щітки 2 та 3, які мають електричний контакт з ними та безпосередньо зв'язані з джерелом електричної енергії GB. При подаванні напруги на щітки в обмотці якоря, яка в цей момент приєднана до щіток через пластини колектора, діє ЕРС, збуджуючи навколо обмотки магнітне поле, яке взаємодіє з постійним магнітним полем статора. Ці два поля відштовхуються одне від одного, що спричинює рух обмотки якоря - його поворот. До щіток приєднується наступна обмотка, і процес перетворення електричної енергії в магнітне поле продовжується. У двигунах постійного струму паралельного збудження обмотка збудження вмикається паралельно обмотці якоря. Для пуску двигуна в хід застосо вується пусковий реостат, опір якого на початку пуску вводиться повністю, а в міру збільшення частоти обертання двигуна зменшується. Щоб змінити напрямок обертання якоря, необхідно поміняти на протилежний напрямок струму в обмотці якоря або в обмотці збудження.. Частоту обертання двигуна можна змінити, міняючи опір реостата.

Робочими характеристиками двигуна є залежності частоти його обертання п, струму I, обертаючого моменту М і ККД η від потужності Р₂ на валу двигуна при сталих значеннях напруги та струму збудження. Основною вва­жається механічна характеристика двигуна - залежність частоти обертання його вала п(хв.-¹) від обертаючого моменту М(Н*м).