5. Трансформатори

Призначення і області застосування трансформаторів. Пристрій і принцип дії однофазного, двох-і багатообмотувального трансформаторів. Основний магнітний потік і потокозчеплення розсіювання ланцюгів первинної і вторинної обмоток. Рівняння намагнічуючих сил і співвідношення між струмами обмоток трансформатора. Векторна діаграма. Схеми заміщення трансформаторів. Досліди холостого ходу і короткого замикання. Зовнішні характеристики трансформатора. Потужність втрат і коефіцієнт корисної дії.

Пристрій трифазних трансформаторів. Схеми з'єднання фаз обмоток.

Пристрій, принцип дії та схеми з'єднання автотрансформаторів і вимірювальних трансфокаторів.

Методичні вказівки

Трансформатор є основним апаратом сучасної електротехніки. Область застосування трансформаторів величезна-від гігантських трансформаторів електричних підстанції до мініатюрних трансформаторів сучасної транзисторної апаратури. Незалежно від призначення і габаритів принцип дії трансформаторів заснований на явищі взаємоіндукції.

Необхідно усвідомити призначення силових і вимірювальних трансформаторів, знати визначення коефіцієнта трансформації, вміти викреслювати електричні схеми однофазного, трифазного трансформаторів, автотрансформатора.

Слід засвоїти, яким чином енергія передається з первинної обмотки у вторинну. Магнітний потік у сердечнику трансформатора практично залишається постійним при зміні навантаження від холостого ходу до номінальної.

Баланс намагнічуючих сил пояснює автоматичні зміни первинного струму при зміні навантаження трансформатора.

Важливо звернути увагу на втрати енергії при роботі трансформатора, а також знати, які втрати мають місце в трансформаторі і як вони визначаються.

При вивченні конструкції трансформатора розгляньте явище охолодження.

В даний час промисловістю широко випускаються побутові, силові, зварювальні трансформатори, автотрансформатори. Необхідно мати чітке уявлення про їх пристрої і способи застосування.

Запитання для самоперевірки

1. Поясніть принцип дії трансформатора.

2. Розкрийте сенс назв обмоток: первинна, вторинна; напруг трансформатора: вище і нижче.

3. Де знайшли застосування трансформатори і автотрансформатори? Наведіть основні характеристики трансформаторів.

4. Накресліть криву зміни ККД трансформатора в залежності від його навантаження (від 25 до 125% Р2).

5. З яких дослідів визначаються втрати в сталі трансформатора і втрати в активному опорі його обмоток?

6. Накресліть схему з'єднання обмоток трифазного трансформатора та автотрансформатора.

7. Чим пояснюється відносно високе значення ККД трансформаторів?

8. Чи залежить ККД трансформатора від характеру навантаження, тобто від cos φ?

9. Чому не можна залишати розімкнутої вторинну обмотку трансформатора струму?

10. У яких випадках раціонально застосування автотрансформаторів?

6. Електричні машини

6.1. Асинхронні машини

Пристрій і принцип дії асинхронної машини. Асинхронні двигуни з фазним і короткозамкнутим ротором.

Обертове магнітне поле статора асинхронної машини і синхронна швидкість. Залежність синхронної швидкості асинхронної машини від числа полюсів обмотки статора. Обертовий момент асинхронного двигуна, його залежність від ковзання.

Механічна характеристика і робочі характеристики асинхронного двигуна. Короткозамкнений двигун з поліпшеною механічною характеристикою.

Пуск асинхронних двигунів. Підвищення пускового моменту і зниження пускового струму. Регулювання швидкості асинхронного двигуна.

Багатошвидкісні двигуни. Реверсування асинхронних двигунів. Коефіцієнт потужності, втрати і ККД асинхронного двигуна. Однофазні асинхронні двигуни.

Методичні вказівки

Пріоритет у створенні трифазного асинхронного двигуна належить М.О. Доліво-Добровольському.

Необхідно докладно ознайомитися з пристроєм і принципом дії асинхронних машин. Для розуміння принципу дії асинхронних машин слід усвідомити утворення обертового магнітного потоку статора.

Важливо знати взаємодію струмів і ЕРС статора і ротора, мати уявлення про таке поняття, як ковзання.

.

Особливу увагу необхідно звернути на побудову механічних і робочих характеристик двигуна, способів пуску, реверсування та регулювання частоти обертання ротора.

При визначенні ККД двигуна слід усвідомити, які втрати супроводжує робочий режим двигуна, як змінюється ККД і cos φ в залежності від навантаження на палу.

У побутовій техніці широке поширення отримали однофазні асинхронні електродвигуни. Будучи за своєю конструкцією паліативом, володіючи низьким ККД і cos φ, ці двигуни прості і надійні в експлуатації.

При вивченні цих машин необхідно звернути увагу на спосіб отримання обертаючого моменту.

Запитання для самоперевірки

1. Яку максимальну частоту обертання може мати ротор асинхронного двигуна при частоті мережі 50 Гц?

2. Як змінюється ковзання при переході від холостого ходу до повного навантаження асинхронного двигуна?

3. Як змінюється ККД асинхронного двигуна при переході від холостого ходу до повного навантаження?

4. Як змінюється коефіцієнт потужності асинхронного двигуна при переході від холостого ходу до повного навантаження?

5. Для чого служить пусковий реостат у двигунів з фазним ротором?

6. Коли можливий і які вигоди дає пуск асинхронного двигуна шляхом перемикання обмоток статора зі "зірки" на "трикутник"?

7. Накресліть робочі характеристики двигунів з короткозамкненим ротором.

8. Надпишіть формулу числа обертів асинхронного двигуна і проаналізуйте можливість регулювання швидкості.