Замкнутом накоротко

Устройство трансформатора схематично показано на 11-2. На замкнутом магнитопроводе, собранном из листовой стали или навитом из стальной ленты, помещены две изолированные обмотки с числами витков wt и цу2- Обмотка, к зажимам которой подводится электрическая энергия, называется первичной; обмотка, на зажимы которой включаются потребители, называется вторичной.

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток ( 2.1), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить

Конструктивно однофазный трансформатор представляет собой две обмотки (первичную и вторичную), помещенные на общем замкнутом магнитопроводе ( 28.1). Начало первичной обмотки высшего напряжения — Л, конец — X. Начало вторичной обмотки низшего напряжения — а, конец — х.

Принцип работы этих механизмов поясним на схеме ИДМ (см. €>А,г). ИДМ состоит из катушки 1, называемой индуктором и закрепленной на замкнутом магнитопроводе 2, и катушки 3, имеющей возможность перемещаться вдоль магнитопровода. С этой катушкой механически связаны те детали, которые ИДМ должен перемещать.

Устройство трансформатора схематично показано на 11-2. На замкнутом магнитопроводе, собранном из листовой стали или навитом из стальной ленты, помещены две изолированные обмотки с числами витков w1 и w2. Обмотка, к зажимам которой подводится электрическая энергия, называется первичной; обмотка, на зажимы которой включаются потребители, называется вторичной.

К первичной обмотке, имеющей wt витков, подводится напряжение U1. Напряжение 17 2 берется от части витков w2 первичной обмотки. Обмотка автотрансформатора, так же как и у обычного трансформатора, расположена на стальном замкнутом магнитопроводе.

При замкнутом магнитопроводе и номинальной нагрузке трансформатора МДС первичной обмотки при холостом ходе iow\ составляет 0,5—3% от МДС первичной i\w\ и вторичной i2w2 обмоток, что позволяет, не делая заметной ошибки, положить i0Wi = Q. При этом допущении iiWi + i2w2^fO, т. е. при нагрузках, близких к номинальной, токи i\ и 12 сдвинуты между собой на угол примерно 180° и в магнитном отношении МДС первичной и вторичной обмоток трансформатора уравновешивают друг друга в той мере, в какой это небходимо для сохранения магнитного потока Ф. Допущение ioWi — Q позволяет также сделать вывод, что в трансформаторе токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков: ii/i2=w2/Wi. Отметим также, что, поскольку коэффициент полезного действия современных трансформаторов составляет 0,97—0,99, без большой погрешности можно допустить равенство мощностей первичной и вторичной обмоток, т. е. I\u\ = i2u2, откуда i\ji2=u2lu\ и, следовательно, токи при трансформировании изменяются обратно пропорционально напряжениям.

Устройство однофазного трансформатора. Схематически устройство трансформатора представлено на 13.2, а. На стальном замкнутом магнитопроводе 3, собранном из отдельных листов электротехнической стали, размещены две обмотки / и 2, выполненные из изолированной медной проволоки*. Обмотка /, соединенная с источником питания, называется первичной. Обмотка 2, питающая нагрузку, называется вторичной. Все величины, относящиеся к первичной обмотке, принято снабжать индексом 1, например, число витков wt, напряжение на зажимах обмотки иг, ток в цепи /г и т. д. Те же величины, относящиеся ко вторичной обмотке, имеют индекс 2: wz, U2, I2 и т. д.

Реактор LR состоит из обмотки w и ферромагнитного магнито-провода ( 1.5, а). Ферромагнитные материалы, из которых выполняют магнитопровод реактора, имеют нелинейную характеристику намагничивания B=f(H), что обусловливает уменьшение их магнитной проницаемости ц с увеличением напряженности магнитного поля Н ( 1.5,6). Индуктивное сопротивление реактора XL пропорционально магнитной проницаемости [i, поэтому оно изменяется с изменением тока в обмотке реактора. Для уменьшения этой зависимости и обеспечения относительного постоянства сопротивления магнитопровод реактора выполняется разомкнутым (с воздушным зазором 6). Вместе с тем в ряде устройств, например в магнитных усилителях, используют так называемые управляемые реакторы, сопротивление которых путем соответствующего управления изменяют в требуемых пределах. Для этой цели на замкнутом магнитопроводе реактора кроме основной обмотки предусмотрена обмотка управления wy ( 1.5, в), по которой проходит постоянный ток управления /у. Путем изменения этого тока изменяют магнитное состояние магнитопровода, его магнитную проницаемость и тем самым сопротивление Xl. Однако необходимо иметь в виду, что характеристики намагничивания ферромагнитных материалов, используемых в управляемых реак-

При замкнутом магнитопроводе ток г'0 составляет

ротко ключом /С. Коммутация ключа /С осуществляется периодически. При замкнутом накоротко /?доб т°к в цепи якоря и угловая скорость двигателя возрастают, а при введении Кло6 в цепь, когда ключ К разомкнут, ток и угловая скорость снижаются. Колебания тока и угловой скорости происходят около некоторого среднего значения ( 4.6, б). Среднее значение тока определяется моментом нагрузки на валу двигателя, а среднее значение угловой скорости зависит от соотношения длительностей замкнутого и разомкнутого состояния ключа К и от момента нагрузки. Амплитуды колебаний тока и угловой скорости зависят при данных параметрах привода от частоты коммутации ключа /С, которая должна быть достаточно высокой. Соотношение длительностей ^ замкнутого и 4 разомкнутого состояний ключа К принято выражать в виде относительной величины

Чтобы перевести двигатель в режим электромагнитного торможения, следует изменить направление вращения магнитного поля (переключив два любых провода, присоединяющие фазы обмотки статора к сети трехфазного тока) и ввести в цепь ротора добавочное активное сопротивление. Увеличение сопротивления цепи ротора необходимо для ограничения величины тока машины, который при замкнутом накоротко роторе достигает большого значения. Кроме того, если машина работает на естественной характеристике, то режим, соответствующий s>l, является неустойчивым (см. 5.39, б); включение же в цепь ротора добавочного активного сопротивления позволяет сдвинуть максимум момента в область скольжения s>> 1 (обеспечив тем самым устойчивое электромагнитное торможение) и регулировать величину тормозного момента.

Здесь комплекс напряжения ?7Х. х между зажимами разомкнутой ветви Z ( 8.4, б) и комплекс полного сопротивления Za цепи относительно зажимов ветви Z при источнике напряжения, замкнутом накоротко ( 8.4, в), соответственно равны:

Опыт при коротком замыкании двигателя выполняют при заторможенном роторе. Напряжения на обмотках статора понижают настолько, чтобы при заторможенном и замкнутом накоротко роторе в обмотках статора и ротора токи имели номинальные значения. Так как при пониженном напряжении магнитный поток машины очень мал, можно пренебречь при опыте короткого замыкания потерями энергии в стали магнитной системы: ротор при этом не вращается, поэтому потери энергии на трение равны нулю.

Если в синхронном генераторе происходит замыкание накоротко одного витка или части обмотки, то вследствие весьма малого размагничивающего действия от м.д.с. реакции якоря этой части обмотки индуктированная э. д. с. возбуждения уравновешивается, главным образом, э. д. с. от полей рассеяния. Так как величина этой э. д. с. при номинальном значении тока представляет относительно небольшую часть всей э. д. с. от потока возбуждения (12 — 20%), то ток должен весьма сильно возрасти, пока не произойдет уравновешивание этих э. д. с. При этом тепловое действие тока в замкнутом накоротко витке становится непомерно большим, вследствие чего изоляция обычно легко повреждается и происходит замыкание ко-роткозамкнутой секции на корпус машины.

Из сказанного следует, что отключение асинхронной машины лучше всего производить при замкнутом накоротко роторе, так как тогда при исчезновении потока происходит постепенное рассеяние энергии в его вторичной обмотке.

Чтобы перевести двигатель в режим электромагнитного торможения, следует изменить направление вращения магнитного поля (переключив два любых npoeoda, присоединяющие фазы обмотки статора к сети трехфазного тока) и ввести в цепь ротора добавочное активное сопротивление. Увеличение сопротивления цепи ротора необходимо для ограничения величины тока машины, который при замкнутом накоротко роторе достигает большого значения. Кроме того, если машина работает на естественной характеристике, то режим, соответст-

'Предположим, например, что длина у заполненного ферромагнитным материалом мабеля много меньше длины волны К в материале « что измерено сопротивление ZH при замкнутом накоротко отрезке кабеля. Тогда

Сопротивление 7?в.ч, как видно из (8.9), равно параллельному соединению трех сопротивлений: Ri, Ru и Rc. Это сопротивление определяет постоянную времени t,, заряда и разряда конденсатора Свх при замкнутом накоротко конденсаторе Сс. Такое условие,

когда оно дает положительные значения для z. Величина U/R есть амплитудное значение тока при замкнутом накоротко дуговом промежутке, т. е. амплитуда тока короткого замыкания цепи; поэтому можно записать:

стояние схемы с источником е и замкнутым накоротко сопротивлением Z. Коэффициент передачи, связывающий источник е с током i, не показан явным образом в графе, так как он не входит в вычисление искомой обратной связи. Затем рассматривается состояние схемы, в которой действует источник напряжения ег при замкнутом накоротко источнике е. Разность ег—ех есть напряжение на зажимах нового уравновешенного моста, сопротивление всех ветвей которого равно 1 ом. Это напряжение, отнесенное к 1 ом, дает составляющую тока t, обеспечиваемую источником напряжения ег. Вершины графа ег и ех определяются вслед за этим через известные токи и полные сопротивления. Построенный граф позволяет легко найти величину обратной связи относительно элемента Z: