Как определяется коэффициент трансформации однофазного трансформатора

то для КПД трансформатора можно записать:

Максимальный КПД найдем, приравняв нулю производную , откуда получим, что .

Значит, КПД будет максимальным при равенстве мощностей в проводах обмоток и в стали.

Откуда

Обычно для трансформаторов значениеβсоставляет:. Это означает, что максимальный КПД трансформатора будет при нагрузке 70-50% номинальной.

Решить задачи:

Задача 6.1.

Что относится к активным элементам силового трансформатора?

Задача 6.2.

Как определяется коэффициент трансформации однофазного трансформатора?

Задача 6.3.

На изображенной схеме приемник П, потребляющий активную мощность при cosφн=0,86, подключен в электрической цепи через однофазный трансформатор номинальной мощностью Sном=47,8кВА. Определить коэффициент нагрузки трансформатора β.

Задача 6.4.

Для однофазного трансформатора номинальной мощностью Sном=59,5кВА, коэффициентом мощностиcosφн=0,82, паспортные потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора соответственно равны и . При каком коэффициенте нагрузки β трансформатор будет иметь максимальный КПД ? Каким при этом будет величина?

Задача 6.5.

что показывает ваттметр в цепи однофазного трансформатора:

а) в опыте холостого хода?

б) в опыте короткого замыкания?

Дать пояснения.

Задача 6.6.

Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки однофазного трансформатора превышать:

а) ЭДС в первичной обмотке?

б) ЭДС во вторичной обмотке?

Дать пояснения.

7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

7.1. Устройство, принцип действия в режиме генератора и в режиме двигателя

Рис.7.1

Машина постоянного тока состоит из вращающегося ротора (якоря) и неподвижного статора.

Статор состоит из:

1.  – станины;

2.  – главных полюсов;

3.  – дополнительных полюсов.

Станина статора (стальное литье или стальной листовой прокат), являясь основной машины, выполняет роль магнитопровода.

Главные полюсы служат для создания постоянного во времни и неподвижного в пространстве магнитного поля (в машинах большой мощности по обмоткам полюсов пропускаемый постоянный ток, называемый током возбуждения; в машинах малой мощности в качестве полюсов часто используются постоянные магниты).

Дополнительные полюсы служат для улучшений условий коммутации.

К статору относится и щеточная траверса, на пальцах которой установлены щеткодержатели со щетками, изготовленными из графита с медью.

Ротор, (якорь) состоит из:

4 – сердечника;

5 – обмотки;

6 – коллектора.

Сердечник имеет цилиндрическую форму и набирается из колец или сегментов электротехнической стали. На внешней поверхности сердечника выштампованы пазы, в которые укладываются секции из медного провода. Концы секции выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуя замкнутую обмотку якоря.

Коллектор в сборе образует два изолированных друг друга полуцилиндра, которые крепятся на валу якоря.

В режиме генератора при вращении ротора (якоря) в поле постоянного магнита в витках его обмотки согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС е1и е2 , и результирующая ЭДС е = е1 + е2. Если внешняя цепь замкнута, то по ней потечет ток. Коллекторные пластины при этом не только соединяют вращающиеся витки с внешней цепью, но и выполняют роль механического выпрямителя.

В режиме двигателя к щеткам подводится постоянное напряжения, под действием чего через щетки, коллекторные пластины и витки обмотки ротора (якоря) потечет ток i. Согласно закону Ампера взаимодействие тока ic магнитным полем В создаст силу, перпендикулярную В и i. Направление силы определятся правилом левой руки: на верхние проводники сила будет действовать в одну сторону, на нижние – в другую. Эта пара сил создаст момент, поворачивающий ротор (якорь) против часовой стрелки или по часовой. В этом случае коллектор помимо обеспечения контакта внешней цепи с витками обмотки ротора выполняет роль инвертера, т. е. преобразует постоянный ток во внешней цепи в переменный ток в витках якоря.

7.2. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения (по схеме включения обмотки главных полюсов)

Машины независимого возбуждения – это машины, в которых обмотка возбуждения питается постоянным током от постороннего источника постоянного тока или магнитный поток создается постоянным магнитом.

Машины параллельного возбуждения – это машины, в которых обмотка якоря и обмотка возбуждения включены параллельно.

Машины последовательного возбуждения – это машины, в которых обмотка якоря и обмотка возбуждения включены последовательно.

Машины смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения, намотанные на одни и те же полюсы, но одна из них включена параллельно обмотке якоря, а другая – последовательно с ней.

В зависимости от того, какую внешнюю характеристику мы хотим получить, применяется та или иная схема включения обмотки возбуждения.

Для закрепления материала предлагаются задачи:

Задача 7.1

Определить на рисунках каждый из представленных типов машин.

Задача 7.2

Какая из представленных характеристик соответствует двигателю:

1.  С независимым возбуждением;

2.  С параллельным возбуждением;

3.  С последовательным возбуждением.

8. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Асинхронные машины – переменного тока, у которых частота вращения магнитного поля отличается от частоты вращения ротора. Асинхронные машины в режиме генератора практически не применяются, а вот трёхфазные асинхронные двигатели имеют значительные преимущества перед двигателем других типов.

8.1. Устройство, принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя

Рис.8.1.

Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора (рис. 8.1).

Статор представляет собой сердечник 1, набранный из тонких листов электротехнической стали, в продольных пазах которого укладывается обмотка 2 статора. Обмотка может соединяться звездой (см. рис. 8.1) или треугольником.

Ротор состоит из стального вала 3, на которой напрессован сердечник 4

выполненный от отдельных листов электротехнической стали, в котором выштампованы пазы. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая или фазная. Экономичнее и технологичнее двигатели с короткозамкнутым ротором.

При включении двигателя в сеть трехфазного тока (подключаются обмотки статора, сдвинутые по фазе на 1200) в статоре образуется вращающееся магнитное поле с частотой n1, силовые линии которого пересекают стержни (в короткозамкнутом роторе) или катушки обмотки ротора (в двигателе с фазным ротором). Согласно закону электромагнитной индукции в обмотке ротора наводит ЭДС, под действием которой возникнет ток, создающий вращающийся момент Мдв, который определяем частоту вращения вала двигателя n2.