Электрические машины. Трансформаторы и выпрямители

При практическом использовании энергии электрического тока очень часто возникает необходимость изменять напряжение, даваемое каким-либо генератором. Осуществить такого рода преобразования постоянного напряжения очень трудно, между тем как переменное напряжение можно преобразовывать - повышать или понижать - достаточно просто и почти без потерь энергии. Электрические машины, с помощью которых производится преобразование переменного тока, получили название трансформаторов. Принципиальная схема трансформатора приведена на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 – Принципиальная схема трансформатора

Каждый трансформатор имеет железный сердечник, на который одеты две катушки (обмотки). Концы одной из обмоток подключены к источнику переменного тока с напряжением U_1, а нагрузка - к концам второй обмотки, в которых создается переменное напряжение U₂. Величины напряжений в первичной и вторичной обмотке связаны соотношением U₁ / U₂ = n₁ / n₂, где n₁ и n₂ - число витков в первичной и вторичной обмотке соответственно. Отношение U₁/U₂ называют коэффициентом трансформации. Трансформаторы рассчитываются так, чтобы токи в первичной и вторичной обмотке были приблизительно обратно пропорциональны соответствующим напряжениям I₂/I₁~ U₁/U₂ (т.е. передача мощности (W) осуществлялась практически без или при минимальных потеряхW₁=W₂).

Поэтому, если напряжение вторичной обмотки во много раз меньше чем первичной, то во вторичной цепи такого понижающего трансформатора можно получить очень большиетоки. Трансформаторы для небольших мощностей, применяющиеся главным образом в лабораториях и для бытовых целей, они имеют очень небольшие размеры. Мощные трансформаторы, преобразующие сотни и тысячи киловатт, представляют собой сложные инженерные сооружения. Обычно мощные трансформаторы помещают в стальной бак, заполненный специальным минеральным маслом. Это улучшает условия охлаждения трансформатора, и, кроме того, масло играет важную роль как изолирующий материал. Концы обмоток трансформатора выводятся через проходные изоляторы, укрепленные на верхней крышке бака.

В технике применяется преимущественно переменный ток, однако в ряде случаев бывает необходимо иметь постоянный ток. В связи с этим важное техническое значение имеют устройства, позволяющие превращать переменный ток в постоянный, или, как принято говорить - выпрямлять его. Схемы выпрямления переменного ток приведены на рисунке 8.4. В основе действия всех устройств такого рода - выпрямителей - лежит применение полупроводниковых вентилей, приборов, которые пропускают ток в одном направлении и не пропускают его в противоположном.

D1-D4 – полупроводниковые вентили

I – ток

R – нагрузка

Рисунок 8.4 – Схемы выпрямления переменного тока

Электродвигателисинхронныеиасинхронные.Основные правила эксплуатации электродвигателей

Общие сведения

Электромашинные генераторы и электродвигатели - это машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую (генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели). Действие электродвигателей основано на том, что на провод с током, помещенный в поперечное магнитное поле, действует сила. Всеэлектрические машины вращательного тина делятся на машины постоянного и переменного тока.

Электродвигатель постоянного тока - это машина постоянного тока, работающая в режиме двигателя. Электродвигатели постоянного тока дороже двигателей переменного тока и требуют более высоких затрат на обслуживание, однако они позволяют плавно и экономично регулировать частоту вращения вала в широких пределах, вследствие чего получили распространение на рельсовом и безрельсовом электрифицированном транспорте, в подъёмных кранах, на прокатных станах, в устройствах автоматики и т.п.

Электродвигатели переменного тока подразделяют на синхронные и асинхронные.