Трансформатор - статичний електромагнітний апарат, службовець для перетворення змінного струму однієї напруги і змінний струм тієї ж частоти, але іншого напруги. Потреба трансформування - підвищення і зниження змінної напруги - викликана необхідністю передачі електричної енергії на великі відстані. Чим вище напруга, ніж при рівній потужності джерела енергії менше струм. Отже, для передачі енергії потрібні дроти меншого перетину, що призводить до значної економії кольорових металів, з яких виготовляються дроти ліній електропередачі. Втрати електричної енергії в проводах також зменшуються зі зменшенням струму. При передачі електричної енергії від електростанцій до споживачів відбувається багаторазове підвищення і пониження напруги.
За призначенням трансформатори можна розділити на наступні типи:
силові одне - і трифазні трансформатори номінальною потужністю від декількох одиниць до 1 млн кВ-А і напругою до 1250 кВ використовуються в мережах для розподілу електроенергії. До силовим відносяться і трансформатори малої потужності від 10 до 300 В-А, що застосовуються в пристроях радіотехніки, промислової електроніки та автоматики. За способом охолодження силові трансформатори підрозділяються на масляні і повітряні;
автотрансформатори - використовуються для зміни (регулювання) напруги, мають, як правило, плавне регулювання вихідної напруги;
вимірювальні трансформатори - застосовуються в якості елементів вимірювальних пристроїв;
трансформатори спеціального призначення - застосовуються в конкретних електротехнічних пристроях для різних цілей. Прикладами можуть служити зварювальні трансформатори для різних видів зварювання, імпульсні трансформатори для перетворення високочастотних імпульсних періодично повторюваних сигналів в радіолокації техніці і телебаченні.
Конструктивне виконання і електромагнітні процеси, що відбуваються в трансформаторах різних типів, мають багато спільного. Тому для вивчення їх роботи розглянемо однофазний двохобмотувальні трансформатор.
Трансформатор складається з обмоток і магнітопровода - сталевого сердечника, набраного з листів електричної сталі товщиною 0,35. 0,5 мм для зменшення втрат від вихрових струмів. Листи сердечника покриваються лаком для ізоляції один від одного. Частини муздрамтеатру, на яких розташовуються обмотки, називаються стрижнями. Частини муздрамтеатру, які замикають стрижні, називаються ярмом. Трансформатор має не менше двох обмоток, пов'язаних між собою загальним магнітним потоком. Обмотки електрично ізольовані один від одного; винятком в цьому відношенні є автотрансформатори, у яких обмотка нижчої напруги є частиною обмотки вищої напруги.
Однофазні трансформатори за формою муздрамтеатру поділяються на стрижневі й броньові (рис.1). У малопотужних трансформаторів перетин стрижнів виконується прямокутним, у потужних - близьким до круглого.
Рис.1. Розташування обмоток однофазних трансформаторів зі стрижневі (а) і броньовим (б) магнитопроводами.
Обмотка трансформатора, поєднана з джерелом електроенергії, називається первинною (рис.2). Відповідно первинними іменуються все величини, що відносяться до цієї обмотці: число витків w1 напруга u1. сила струму i1 і т.д. Обмотка, з'єднана з навантаженням, називається вторинною, що відносяться до неї величини також називаються вторинними (w2. І 2, i2). У деяких трансформаторів може бути кілька вторинних обмоток, що живлять різні ланцюги.
Рис.2. Електромагнітна схема (а) і умовні позначення (б) однофазного двохобмотувальні трансформатора.
Під дією підведеного змінної напруги в первинній обмотці виникає токi1. і збуджується змінюється магнітний потік. Цей магнітний потік індукує в первинній обмотці трансформатора ЕРС самоіндукції е1. а у вторинній обмотці - ЕРС взаємоіндукції е2. ЕРС е2 створить напругу u2 на вихідних затискачах трансформатора. При замиканні вторинної ланцюга на навантаження виникає струм i2. який утворює власний магнітний потік, що накладаються на потік первинної обмотки. В результаті створиться загальний потік Ф. Стрілки напрямку напруги u1 і струму е1. представляють первинну обмотку як приймач енергії. Позитивний напрямок потоку Ф пов'язано зі струмом i1. правилом правоходового гвинта. Стрілки напрямку е2 і i2 відповідають уявленню вторинної обмотки джерелом енергії. Силові лінії магнітного поля замикаються як по сердечнику, так і по повітрю навколо витків обмоток, створюючи магнітні потоки розсіювання Фр! і Фр2. які, в свою чергу, наводять в первинної та вторинної обмотках ЕРС розсіювання ЕР1 і ер2 .. Для ідеалізованого трансформатора, у якого потоки розсіювання і активні опори обмоток пренебрежимо малі, и1 - е1; і 2 = е2, звідки
и1 = U1m sin # 969; t. то Ф (t) = Фm sin # 969; t -π. де Фm =
Таким чином, при синусоидальном вхідній напрузі магнітний потік и1 в осерді Ф (t) також сінусоідален і відстає від напруги на уголπ / 2. Потік Ф (t) індукує в обмотках синусоїдальні ЕРС, миттєві значення яких
З цих виразів видно, що е1 і е2 відстають від Ф на кут π / 2, а від и1 - на уголπ. Діючі значення синусоїдальних ЕРС обмоток
2. Механічна характеристика асинхронного двигуна
Асинхронні машини є машинами змінного струму. В основному вони застосовуються в якості двигунів. Асинхронні двигуни складають 80% всього парку електродвигунів. Таке широке поширення вони отримали з-за простоти конструкції і хороших експлуатаційних характеристик. Ці двигуни надійні в роботі і вимагають мінімального технічного обслуговування. Розрізняють декілька варіантів асинхронних двигунів: трифазні, двофазні, трифазні і лінійні. Випускають асинхронні двигуни в широкому діапазоні потужностей - від декількох ватів до декількох мегават.
Механічною характеристикою двигуна називається залежність частоти обертання валу від механічного моменту на валу n = f (M2). Залежність п = f (М2) показана на рис.1. Механічна характеристика є досить жорсткою у робочій області, де момент змінюється від 0 до Mном. Для значень моменту, що перевищують Mном. механічна характеристика є більш крутий, а при значеннях Mmax> Мдвігатель зупиняється. по обмотці статора протікають великі струми, які викликають перегрів двигуна. Якщо двигун не відключається від мережі, це призводить до виходу з ладу обмотки статора. У серійних асинхронних двигунах при номінальному навантаженні ковзання змінюється в діапазоні 0,02. 0,06. Зазвичай менша межа відповідає більш потужним асинхронним двигунам.
При збільшенні опору ротора (в двигуні з фазним ротором опір ротора можна регулювати, підключаючи до нього реостат) залежність стає більш крутий (менш жорсткою) (рис.2). З характеристик видно, що при збільшенні опору ротора R2, частота обертання ротора зменшується (n "2
Рис.1. Механічна характеристика асинхронного двигуна
