Электротехника конспекты и примеры решения задач

Физика
Оптоэлектроника
Полупроводниковый лазер
Волоконно-оптический световод
Электронно-дырочный переход
Изучение законов внешнего фотоэффекта
Электротехника
Общая электротехника
Лабораторные работы
Расчет выпрямителей
Однофазный переменный ток
Трехфазные цепи
Машины постоянного и переменного тока
Трансформаторы и выпрямители
Электроника
Теория электросвязи
Графика
Начертательная геометрия
Машиностроительное черчение
Расчетно-графическая работа по черчению
Системы автоматизированного
проектирования (САПР)
История искусства
Живопись
Фотография
Скульптура и архитектура
Энергетика
Экология
Мировые тенденции в сфере энергетике
Нетрадиционные виды энергетики
Солнечная коллектор
Обзор зарубежного опыта строительства
АЭС
Реакторная установка БН-600
Экологические проблемы гидроэнергетики
Экологические преимущества атомной
энергетики
Воздействие радиации на ткани живого
организма
Пути воздействия радиоактивных отходов
АЭС на человека
Альтернативные технологии
Альтернативой ядерной энергетики
Наиболее мощной в мире АЭС является
Kashiwazaki Kariva (Япония)
Термоядерная энергия
Конструкция реакторной установки
БРЕСТ-1200
Химические аккумуляторы
Реакторы на быстрых нейтронах
Нанопористые материалы
Космические материалы атомной отрасли
Машиностроение для энергетики
Радиологические лечебные технологии
Создание отраслевой электронной библиотеки
Подготовка руководителей и специалистов
Аппаратура систем контроля и управления
Неразрушающий контроль
Математика

Курс лекций по математике

Метод Гаусса решения систем
линейных уравнений

Элементы теории матриц

Приведем примеры перемножения
матриц
Определители
Вычисление обратной матрицы
Дифференциальное и интегральное
исчисление
Производная
Дифференциал функции
Неопределенный интеграл
Формула интегрирования по частям
Определенный интеграл
Производная по направлению
Экстремум функции двух переменных
Дифференциальные уравнения
первого порядка
Решить уравнение

ТРАНСФОРМАТОРЫ

 НАЗНАЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформатором называется статическое устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Обычно приемники электроэнергии расположены на некотором расстоянии от электростанций. Иногда эти расстояния измеряются сотнями и тысячами километров. Генераторы электростанций вырабатывают электроэнергию напряжением не выше 10—20 кВ. Энергия большой мощности  при небольшом значении напряжения может быть передана только при большом значении тока. Для этого требуются провода больших сечений, иначе потери мощности ( R0— сопротивление 1 км линии передачи, Ом/км; L — длина линии, км) будут большими. Чем больше мощность и длина линии передачи, тем больше потери мощности. При некоторых значениях S и L передача электроэнергии становится экономически невыгодной.

Если ту же самую мощность передавать при более высоком напряжении, то I = S/( U) уменьшится. Такое изменение напряжения при практически неизменной передаваемой мощности осуществляется с помощью трансформатора. Трансформаторы могут повышать напряжение генераторов электростанций до 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ.

На местах потребления электроэнергии напряжение должно быть понижено до такого уровня, которое является номинальным для электроприемников (220, 380 В и т. д.). Для этой цели также используют трансформаторы.

Первые идеи создания трансформатора принадлежали талантливому русскому изобретателю П. Н. Яблочкову (1878). Быстрое развитие трансформаторостроения началось тогда, когда М. О. Доливо-Добровольским была разработана трехфазная система тока (1889— 1890). Им же была предложена конструкция трехфазного трансформатора.

Трансформаторы применяются в установках электросварки, в радио- и телеустановках, в системах автоматического управления, связи и др. В этих случаях трансформаторы преобразуют напряжение одного уровня в напряжение другого уровня, которое требуется для питания данного элемента установки и отличается от напряжения источника питания.

Область применения трансформаторов очень широка, чем и объясняются их конструктивное разнообразие и большой диапазон мощностей (от долей вольт-ампер до сотен мегавольт-ампер).

 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Трансформатор состоит из стального магнитопровода, на который намотаны обмотки. Обмоток может быть две (двухобмоточный трансформатор), три (трехобмоточный) и т. д. К одной из обмоток подводят напряжение U1 от источника питания. Эта обмотка называется первичной и имеет w1 витков. Другая обмотка, имеющая w2 витков, называется вторичной. Начала обмоток обозначают А и а, концы — X и х.

Под действием переменного напряжения u1 по виткам первичной обмотки протекает переменный ток i, создающий переменную магнитодвижущую силу iw1, которая, в свою очередь, создает переменный основной магнитный поток Ф, замыкающийся по стальному магнитопроводу.

Электромагнитная схема трансформатора (а) и его условное изображение на электрических схемах (б, в)

Применение магнитопровода с большой магнитной проводимостью способствует увеличению магнитного потока и усилению электромагнитной связи между обмотками. Замыкаясь, магнитный поток Ф оказывается сцепленным как с первичной, так и со вторичной обмотками.

При синусоидальном первичном напряжении магнитный поток также будет синусоидальным: Ф = Фм sinwt. Магнитный поток индуцирует в первичной обмотке э. д. с. самоиндукции, пропорциональную числу витков обмотки и скорости изменения магнитного потока:

 (1)

где Е1m = wW1Фm — амплитуда первичной э. д. с.;

W1 - число витков;

w - угловая частота изменения  w = 2p¦.


Как видно из формулы, э. д. с. первичной обмотки отстает по фазе от магнитного потока на угол p/2.

Синусоидальный магнитный поток, сцепленный со вторичной обмоткой, индуцирует в ней э. д. с. .взаимоиндукции

 (2)

где Е2m=wW2 Фm –амплитуда  вторичной э.д.с.

Сравнивая (2) с (1), видим, что вторичная э. д. с. совпадает по фазе первичной э. д. с., т. е. также отстает по фазе от магнитного потока на угол p/2. Этого и следовало ожидать, так как обе э. д. с. индуцируются одним и тем же магнитным потоком. Действующие значения первичной и вторичной э. д. с.

Так как частота э. д. с. одинакова и индуцируются они одним и тем же магнитным потоком, то первичная э. д. с. отличается от вторичной только в том случае, если число витков w1 и w2 обмоток неодинаково. Чем больше число витков обмотки, тем большая э. д. с. в ней индуцируется.

Отношение первичной э. д. с. к вторичной называется коэффициентом трансформации трансформатора

и равно отношению числа витков обмоток. Коэффициент трансформации может быть как больше, так и меньше единицы.

Если необходимо повысить напряжение источника питания, то число витков вторичной обмотки делают больше числа витков первичной обмотки. Такой трансформатор называется повышающим. Если это напряжение надо понизить, то W2 < W1. В этом случае трансформатор будет понижающим. Если требуется несколько различных значений вторичного напряжения, то на тот же магнитопровод наматывают несколько вторичных обмоток с различным числом витков.

Таким образом, при подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного тока на зажимах вторичной обмотки индуцируется переменная э. д. с. E2 и вторичная обмотка становится источником питания, к которой можно присоединить какой-либо электроприемник.

На главную