Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов

Содержание

1. Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов 4

1.1. Принцип действия трансформатора. 5

1.2. Устройство трансформатора. 8

1.3. Ток холостого хода трансформатора. Опыт холостого хода. 10

1.4. Напряжение короткого замыкания. Опыт короткого замыкания. 12

1.5. Эквивалентная схема замещения трансформатора. 13

1.6. Изменение вторичного напряжения и внешняя характеристика трансформатора 14

1.7. КПД трансформатора. 17

1.8. Трехфазные трансформаторы.. 19

1.9. Автотрансформатор. 21

1.10. Номинальные величины.. 22

1.11. Измерительные трансформаторы.. 22

2. Общие сведения об электрических машинах. 25

3. Машины постоянного тока. 27

3.1. Принцип действия генератора постоянного тока. 27

3.2. Принцип действия двигателя постоянного тока. 28

3.3. Устройство машин постоянного тока. 29

3.4. Электродвижущая сила индукции и электромагнитный момент машин постоянного тока 30

3.5. Ток. Частота вращения. Саморегулирование двигателей постоянного тока. 32

3.6. Способы возбуждения двигателя постоянного тока. 33

3.7. Механические характеристики двигателей постоянного тока. 35

3.8. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока. 37

3.9. Реверсирование и торможение двигателя постоянного тока. 41

3.10. КПД двигателя постоянного тока. 41

4. Вращающееся магнитное поле. 42

5. Асинхронные электродвигатели. 47

5.1. Принцип действия и устройство асинхронного двигателя. 47

5.2. Электромагнитный момент асинхронного двигателя. 48

5.3. Механическая характеристика асинхронного электродвигателя. 50

5.4. Влияние напряжения питания и активного сопротивления ротора на механическую характеристику 52

5.5. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности асинхронного двигателя 53

5.6. Пуск асинхронного двигателя. 55

5.7. Рабочие характеристики асинхронного двигателя. 57

5.8. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя. 59

5.9. Реверсирование и торможение асинхронного двигателя. 60

6. Синхронный двигатель. 62

6.1. Пуск синхронного двигателя. 66

7. Номинальные режимы работы электродвигателей. 67

8. Выбор электродвигателей для производственного механизма. 70

9. Расчет номинальной мощности электродвигателя для длительного режима 72

10. Электрические машины систем управления и автоматики. 74

10.1. Двухфазный асинхронный двигатель. 75

10.2. Принцип действия однофазного асинхронного двигателя. 76

10.3. Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением 78

10.4. Однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском 78

10.5. Двигатель с экранированными полюсами. 79

10.6. Универсальный асинхронный двигатель. 80

10.7. Синхронный двигатель с постоянными магнитами. 80

10.8. Реактивный синхронный двигатель. 81

10.9. Гистерезисный синхронный двигатель. 81

10.10.............................................. Силовые коллекторные двигатели. 82

10.11......................................................... Исполнительные двигатели. 83

11. Энергосбережение. 87

11.1. Экономия электроэнергии в электроприводе. 88

11.2. Экономия электроэнергии в системах снабжения сжатым воздухом 90

11.3. Экономия электроэнергии в осветительных установках. 90

12. Перечень экзаменационных вопросов по дисциплине «Электромеханические системы» для специальности АТПП.. 92

Трансформатор. Назначение и область применения трансформаторов

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, которое служит для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты. Это аппарат переменного тока.

Рисунок 1.1

Основное место применения трансформатора – это распределение электроэнергии (силовой трансформатор).

При протекании тока по проводам линии электропередачи будут иметь место потери мощности  (где r_л – сопротивление проводов линий передач). Чтобы уменьшить потери, можно уменьшить сопротивление:

.

И для этого увеличивают сечение проводов.

Наиболее эффективный путь снижения потерь мощности это уменьшение тока в линии электропередачи. Для того чтобы передать полную мощность, равную , с меньшими потерями необходимо увеличить напряжение линии U. Т.е. электрическую энергию выгодно передавать при высоком напряжении U и небольшом токе I (1 кВ·А = 1 А · 1000 В = 1000 А · 1 В).

Задачу изменения уровня напряжения в электрической сети выполняют трансформаторы. Рассмотрим место трансформатора в системе электроснабжения предприятия.

На электростанциях генераторы вырабатывают напряжение 6-20 кВ, более высокое напряжение не позволяет получить из-за сложности изготовления изоляции. В мощных линиях электропередачи напряжение 110-750 кВ. Чем длиннее линия и больше переливаемая мощность, тем выше должно быть напряжение. На напряжении 6, 10, 20, 35 кВ электроэнергия распределяется между цехами промышленного предприятия. 380/220 В относительно безопасное напряжение.

В реальных схемах имеется 4-5 трансформаторов между генератором и потребителем.

Многие потребители электроэнергии требуют для своего питания нестандартного напряжения (сварочные, печные трансформаторы, местное освещение). Широко применяются трансформаторы в устройствах электротранспорта. Трансформаторы широко используются при измерении тока, напряжения и мощности в электрических цепях с большим напряжением или с большими токами. Они называются измерительными.