Электрические машины. Электромеханика, страница 2

Используя законы, можно получить основные соотношения между величинами, характеризующими процесс работы электрической машины. В режиме генератора механическая мощность (FV) преобразуется в электрическую мощность (IЕ), а в режиме двигателя электрическая мощность (UI), поступающая в проводник, частично преобразуется в механическую (F_эм V) энергию и частично расходуется на покрытие электрических потерь в проводнике (I²r).

В основе работы трансформатора лежит явление взаимоиндукции. Трансформатор состоит обычно из двух обмоток с разными числами витков. Между обмотками существует магнитная связь, для ее усиления обмотки размещают на стальном замкнутом магнитопроводе, называемом сердечником. Энергия из одной обмотки в другую передается посредством магнитного поля.

В заключение по введению можно сделать вывод:

1) для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения (кроме трансформатора);

2) при работе электрической машины, как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, одновременно  наблюдается индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле и возникновение силы, действующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при протекании по нему электрического тока;

3) взаимное преобразование механической и электрической энергии в электрической машине может происходить в любом направлении, то есть одна и та же машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора; это свойство электрических машин называют ОБРАТИМОСТЬЮ. Принцип обратимости был впервые установлен русским ученым Ленцем в 1833 году.       

Вопросы для самопроверки

1)  Какие явления лежат в основе принципа работы электрических машин и трансформаторов?

2)  Какие главные законы лежат в основе работы электрических машин?

3)  Какие материалы используются в машиностроении, каким требованиям должны они удовлетворять?

4)  Как происходит преобразование энергии в электрических машинах ( на принципе действия элементарного генератора и двигателя)?

1.2  Трансформаторы

При изучении теоретического курса «Трансформаторы» главными являются следующие вопросы:

- наведение вторичной ЭДС при холостом ходе и при нагрузке;

- основные уравнения, векторные диаграммы и схемы замещения;

- исследование рабочего процесса трансформатора с использованием параметров холостого хода и короткого замыкания;

- потери, КПД, нагревание и охлаждение трансформатора;

- группы соединений и параллельная работа трехфазных трансформаторов;

- регулирование напряжения трансформаторов, несимметричная нагрузка;

- автотрансформатор, специальные трансформаторы.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки, и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока сети на напряжение U₁. К другой обмотке, называемой вторичной, подключен потребитель Zн.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток с напряжением U, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них ЭДС.

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции, во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:

;       

где w₁ и w₂ - число витков в первичной и вторичной обмотке трансформатора. При включении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС e₂ в цепи этой обмотки создается ток i₂, а на выводах устанавливается напряжение U₂. В повышающих трансформаторах  U₂ >U₁, в понижающих U₂ <U₁.