Основные понятия и определения

 

Под электрическими машинами (ЭМ) понимают электромаг­ нитные устройства, преобразующие:

■ механическую энергию в электрическую (генераторы);

■ электрическую энергию в механическую (двигатели);

■ электрическую энергию одного вида в электрическую энергию дру­гого вида (трансформаторы, электромашинные преобразователи).

Электромашинные генераторы — основной вид источников электрической энергии.

Электрические двигатели — один из основных видов источни­ ков механической энергии.

К концу XIX века были созданы практически все основные виды ЭМ, разработаны основы их теории. С тех пор идет непрерывный процесс совершенствования ЭМ. Если в начале прошлого века мощность генератора не превышала 5 МВт, то сегодня успешно эксплуатируется генератор мощностью в I 000 МВт (Курская АЭС).

Имеется возможность получения мощности до 5000 МВт при ис­пользовании криогенной техники и явления сверхпроводимости.

Совершенствуются и трансформаторы — необходимые устройства в системе передачи электроэнергии. Если в начале прошлого века напряжение линии электропередачи (ЛЭП) не превышало 50 кВ, то сегодня оно может достигать 1 500 кВ, при этом передаваемая мощность возросла до 3 000 МВ • А.

 

Все электрические машины можно подразделить на два типа:

■ ЭМ постоянного тока;

■ ЭМ переменного тока (в их числе трансформаторы).

 

 

В лабораторных условиях для регулирования напряжения пи­ тания электрических схем часто применяется лабораторный авто­ трансформатор (ЛАТР) (рис. 7.10, б). При неизменном первичном напряжении, например 220 В, он дает возможность изменять на­ пряжение на нагрузке от 0 до 220 В.

Измерительные трансформаторы

 

Измерительные трансформаторы служат для преобразова­ния переменного тока и напряжения в целях удобства их из­мерения стандартными электроизмерительными приборами и повышения безопасности работы.

 

Трансформатор напряжения (TH) — это понижающий транс­ форматор с коэффициентом трансформации 0,1; 0,01 и менее. В его вторичную цепь включают вольтметр, параллельные цепи ваттме­тров и счетчиков энергии. Сопротивление этих приборов близко к бесконечности.

 

TH работает на холостом ходу.

Трансформатор тока (ТТ) — это повышающий трансформатор по напряжению с коэффициентом трансформации 10, 100 и более.

Следовательно, по току ТТ является понижающим трансформато­ром. Его первичная обмотка имеет один — три витка и включается в цепь, где проводятся измерения, последовательно с нагрузкой.

В цепь вторичной обмотки включаются приборы с малым сопро­тивлением (амперметр, токовая катушка ваттметра).

 

ТТ работает в режиме короткого замыкания.

При разомкнутой вторичной обмотке ТТ не может быть вклю­чен в цепь, так как при i2 - 0 магнитный поток в трансформаторе резко увеличивается, растут потери на гистерезис, сердечник пере­гревается и трансформатор выходит из строя.

Кроме того, напряжение на вторичной разомкнутой обмотке мо­жет достигать значительной величины, что опасно для обсуживаю­щего персонала.

На рис. 7.11, а приведена схема включения в цепь мощного высо­ковольтного асинхронного двигателя АД стандартных измеритель­ных приборов с использованием измерительных трансформаторов.

Двигатель, обмотки которого соединены звездой, питается линей­ным напряжением Ux = 6 000 В и имеет номинальный ток 80 А. Из­ мерительная лаборатория располагает вольтметром на 1 000 В и ам­перметром на 10 А. Чтобы измерить электрические параметры при работе двигателя имеющимися приборами, необходимо включить их через TH с коэффициентом трансформации к - 0,1 и ТТ с коэф­фициентом трансформации к = 10. В этом случае вольтметр должен показать 600 В, а амперметр — 8 А.

Внешний вид ТТ показан на рис. 7.11, б.

 

Сварочный трансформатор

Перед началом сварки рабочий касается детали 2 электродом 1, в результате чего замыкает накоротко вторичную обмотку транс­ форматора (рис. 7.12, а). В обычном трансформаторе ток короткого замыкания в 10 — 20 раз превышает номинальный, поэтому такой трансформатор вышел бы из строя. В сварочном же трансформаторе в цепь обмотки последовательно с нагрузкой включается дрос­ сель Др со значительной индуктивностью. При индуктивной на­ грузке внешняя характеристика трансформатора U2 = f(IH) — резко падающая (рис. 7.12, б). Благодаря этому ток короткого замыкания /кз близок к рабочему току /2р. Сварочный ток регулируют изме­нением зазора d. При этом меняется индуктивность дросселя Др, а значит, и крутизна внешней характеристики.

На рис. 7.12, в показан внешний вид сварочного трансформато­ра ТДМ-140, рассчитанного на максимальный ток 140 А.

 

а — схема включения: б — внешняя характеристика: в — внешний вид трансформато­ра ТДМ-140: 1 — электрод: 2 — деталь: Др — дроссель с регулируемым воздушным зазором Ц; Тр — сварочный трансформатор, во вторичную обмотку и/2 которого включен электрод 1 через дроссель Др