Электроника и электротехника. Шпаргалка

Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных, магнитопроводы которых объединены в один общий трехстержневой (рис. 40д). Действительно, если три однофазных двухобмоточных трансформатора расположить, как изображено на рисунке 40а, а их первичные обмотки соединить звездой (рис. 40б) и подключить к трехфазной сети, то в них возникнут токи холостого хода. Токи будут иметь одинаковое значение, но будут сдвинуты друг относительно друга на 120° (рис. 40в). Магнитные потоки, создаваемые токами, также будут сдвинуты на 120°. Сумма магнитных потоков, так же как и токов, будет равна нулю. Если объединить три стержня АВС однофазных трансформаторов в один, то в этом стержне магнитного потока не будет, и надобность в нем отпадает. В результате образуется трехфазный трансформатор (рис. 40г). Но изготовление такого трансформатора технически и технологически затруднено. Действительно, гораздо удобнее расположить стержни магнитопровода в одной плоскости, как изображено на рисунке 40д.

По сути дела, ничего не изменится. Но при этом немного уменьшится длина магнитопровода для среднего стержня В . Это несколько нарушит симметрию магнитопровода трансформатора и приведет к тому, что намагничивающий ток (ток холостого хода) обмотки среднего стержня В будет несколько меньше, чем ток обмоток стержней А и С , но асимметрия не имеет практического значения.

Итак, трехфазный двухобмоточный трансформатор (рис. 40д) имеет один трехстержневой магнитопровод с двумя обмотками на каждом из стержней.

Каждая фаза трехстержневого трансформатора представляет собой по существу однофазный трансформатор. Поэтому анализ работы и расчет трехфазных трансформаторов при равномерной нагрузке каждой фазы аналогичны однофазным и схема замещения изображается для одной фазы.

Начала и концы первичных обмоток обозначаются большими буквами – соответственно, AX , BY , CZ , вторичных обмоток – малыми буквами ax ,

by , cz .

Фазы вторичных обмоток, так же как и первичных, могут быть соединены звездой или треугольником.

36. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И КПД ТРАНСФОРМАТОРА

В трансформаторе теряется энергия в обмотках и в магнитопроводе. Потери мощности в обмотках равны:

Δ PM=I12r1+I22r2=I12rK

Потери мощности в магнитопроводе составляют (см. рис. 41):

где G – масса магнитопровода, кг;

Bm – амплитуда магнитной индукции, Тл;

Δ P 10 – удельные потери в стали, Вт/кг, при

Bm

= 1 Тл и f = 50 Гц;

Δ P 15 – удельные потери в стали, Вт/кг, при

Bm = 1,5 Тл и f = 50 Гц;

f – частота тока в обмотках, Гц.

Рис. 41. График потери мощности

Потери в обмотках зависят от нагрузки, потери в магнитопроводе практически не зависят от нагрузки. Коэффициент полезного действия трансформатора равен:

где Р 2 – мощность, отдаваемая трансформатором;

Р 1 – потребляемая мощность.

Выразив активную мощность, отдаваемую трансформатором, через полную мощность Р 2 = S 2 cos φ,получим:

Выразив S 2 и I 2 через коэффициент загрузки трансформатора β, имеем M2 = β I 2ном, что соответствует S 2 ≈ β S ном, и так как U 2 ≈ U ном, получим:

где Δ Pk

= Δ P ном = I 2ном rk – потери мощности в обмотках при номинальной нагрузке;

Δ PCT – потери мощности в магнитопроводе при номинальном напряжении.

Трансформаторы большой мощности при номинальной нагрузке и cos φ2 = 1 обладают высоким КПД, доходящим до 0,98—0,99. Трансформаторы малой мощности имеют КПД примерно 0,82—0,9.

37. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Машины постоянного тока используют в качестве генераторов и двигателей .

Электрическая энергия постоянного тока, вырабатываемая генераторами, служит для питания двигателей постоянного тока, электролитических ванн, электромагнитов различного назначения, аппаратуры управления и контроля и т. д. В настоящее время генераторы постоянного тока во многих установках заменяют полупроводниковыми преобразователями переменного тока в постоянный.

Двигатели постоянного тока применяют на транспорте, для привода некоторых металлорежущих станков, прокатных станков, подъемно(транспортных машин, экскаваторов и т. д. Одной из главнейших причин применения двигателей постоянного тока вместо наиболее широко распространенных асинхронных двигателей является возможность плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне и получения желаемых механических характеристик n ( M ).

Генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково. Неподвижная часть машины, называемая статором, состоит из массивного стального корпуса, к которому прикреплены главные полюсы и дополнительные полюсы. Исходя из технологических и других соображений главные полюсы изготавливают чаще из отдельных стальных листов; иногда их изготавливают сплошными. Перечисленные детали статора являются также и деталями его магнитопровода. На главных полюсах размещают катушки одной или нескольких обмоток возбуждения, на дополнительных полюсах – катушки обмотки дополнительных полюсов.