Внешние характеристики трансформатора

Зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменяемой нагрузке от тока нагрузки, т. е. , носит название внешней характерис­тики трансформатора (рис. 5.5).

Вторичное напряжение (см. рис. 5.2), равное

,

при увеличении тока нагрузки умень­шается как за счет увеличения падения напряжения  на его вторичной обмотке, так и за счёт уменьшения ЭДС Е ₂ (вследствие некоторого уменьшения магнит­ного потока Ф при соответствующем увеличении тока I ₁). Однако, при активно-ёмкостной нагрузке при увеличении тока напряжение U ₂ увеличивается.

Внешние характеристики могут быть рассчитаны и построены, исходя из паспортных данных трансформатора, а также путём прямого измерения напряжения U ₂ и тока I ₂ при изменении нагрузки Z _н.

Контрольные вопросы и задания (к главе 5)

1. Дайте определение трансформатора.
2. Назначение и области применения трансформаторов.
3. Назовите основные типы трансформаторов.
4. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
5. Какая обмотка трансформатора является обмоткой высшего напряжения, а какая – низшего?
6. Как определяется коэффициент трансформации?
7. Запишите выражение для определения КПД трансформатора.
8. Для чего проводят опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора?
9. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке. Внешняя характеристика трансформатора.
10. Изобразите график внешней характеристики трансформатора: а) при активно-индуктивной нагрузке; б) при активно-ёмкостной нагрузке.
11. Как определить потери мощности при опыте КЗ трансформатора?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Электрические машины имеют чрезвычайно широкое распространение. Они применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в энергетике, на транспорте, морском и речном флоте, в авиации, медицине, быту и т. д. В связи с этим существует большое разнообразие электрических машин. Они различаются по принципу действия, роду потребляемого тока, мощности, частоте вращения, режимам работы. Несмотря на конструктивные различия, любая электрическая машина является электромеханическим преобразователем, который может превращать механическую энергию в электрическую или наоборот - электрическую в механическую. Те электрические машины, в которых происходит преобразование механической энергии в электрическую, называются электрические генераторы, а машины, в которых совершается обратное преобразование, называются электрические двигатели.

    В электрической машине взаимное преобразование механической и электрической энергии может происходить в любом направлении, т. е. одна и та же машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Это будет зависеть от того, какая энергия к машине подводится и какая снимается. В этом заключается принцип обратимости электрических машин. Однако для наиболее эффективного использования  каждая электрическая машина, выпускаемая заводом-изготовителем, проектируется и предназначается для одного определенного режима работы (двигателем или генератором).

По роду тока электрические машины подразделяются на машины постоянного тока и   машины переменного тока.  Особенностью большинства машин постоянного тока является наличие у них специального механического переключающего устройства - коллектора. Машины переменного тока подразделяются на асинхронные и синхронные. В тех и других машинах возникает вращающееся магнитное поле. У асинхронных машин частота вращения ротора отличается от частоты вращения поля, а у синхронных машин эти частоты равны.

Для практического применения, правильного подключения, выбора и оптимальной эксплуатации электрических машин важно не только хорошо представлять принцип их работы, но и получать рабочие характеристики устройств, используя их паспортные данные.

Сведения об электромагнитных устройствах сосредоточены в специальных каталогах и справочниках. Кроме того, каждая электрическая машина имеет паспортную табличку, выбитую на металлической пластине и прикрепленную к корпусу. В этой табличке указаны тип машины и ее номинальные данные, характеризующие основные энергетические показатели и условия работы, на которые она рассчитана. К ним относятся: мощность, напряжение, частота вращения, частота переменного тока, коэффициент полезного действия (КПД), число фаз, коэффициент мощности, режим работы и т. д. Термин “номинальный” можно применять и к величинам, не приведенным в паспортной табличке, но относящимся к ее номинальному режиму (например, номинальный вращающий момент, номинальное скольжение и т. д.).

    Важнейшим номинальным параметром электрической машины является номинальная мощность, то есть мощность, на которую рассчитана данная машина по условиям нагревания и безаварийной работы в течение установленного срока службы. Для электрических двигателей под номинальной мощностью понимают полезную механическую мощность на валу, выраженную в ваттах или в киловаттах; для генераторов постоянного тока - полезную электрическую мощность на зажимах машины (в ваттах или киловаттах); для генераторов переменного тока — полную электрическую мощность на зажимах (в вольт-амперах или киловольт-амперах). Номинальные мощности всех видов электрических машин и трансформаторов стандартизованы; также стандартизованы номинальные частоты вращения электрических машин.

Электрические машины могут работать и при неноминальных условиях (например, пониженное или повышенное напряжение или ток, отличная от номинальной мощность и т.д.). В этих случаях энергетические показатели отличаются от паспортных данных. Например, при нагрузках больше номинальной появляется опасность чрезмерного повышения температуры частей электрической машины, в первую очередь обмоток, что может привести к преждевременному выходу из строя изоляции обмоток и, следовательно, всей машины.

Как правило, электрический двигатель представляет собой основной элемент электропривода, являясь электромеханическим преобразователем энергии. От электродвигателя механическая энергия через передаточное устройство (механическое, гидравлическое, электромагнитное) передается на исполнительный орган рабочей машины, за счет чего он и совершает механическое движение. Таким образом, и электропривод сам по себе является электромеханической системой, состоящей из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенной для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. При питании электрических частей электропривода для понижения или повышения напряжения используются трансформаторы.