Высоковольтная нагрузка включена в сеть (рис.8.10).
В цепь нагрузки через измерительные трансформаторы тока 100/5 А и напряжения 1000/100 В включены следующие приборы:
амперметр
(предел измерений – 5 А, количество делений на шкале – 100),
вольтметр
(предел измерений – 150 В, количество делений на шкале – 100),
ваттметр
(пределы измерений по току – 5 А, по напряжению – 150 В,
количество делений на шкале – 150).
При измерениях
стрелка амперметра отклонилась на 80 делений,
стрелка вольтметра отклонилась на 90 делений,
стрелка ваттметра отклонилась на 40 делений.
 |
1. Определить цену деления амперметра.
2. Определить цену деления вольтметра.
3. Определить цену деления ваттметра.
4. Определить коэффициенты трансформации
измерительных трансформаторов тока.
5. Определить коэффициент трансформации
измерительного трансформатора напряжения.
6. Определить силу тока, потребляемого нагрузкой.
7. Определить напряжение на зажимах нагрузки.
8. Определить полную мощность, потребляемую нагрузкой.
9. Определить активную мощность, потребляемую нагрузкой.
10. Определить реактивную мощность, потребляемую нагрузкой.
11. Определить коэффициент мощности нагрузки.
Автотрансформатор
Автотрансформатор состоит из магнитопровода, на котором расположена
одна фазная обмотка, имеющая w 1 витков. Первичная и вторичная цепи трансформатора электрически связаны между собой (в трансформаторах, рассмотренных
ранее, такая связь отсутствовала). Первичная цепь подключается ко всей обмотке,
а вторичная цепь – только к части обмотки (с числом витков w 2). Рассмотрим
принцип действия автотрансформатора на его конструктивной схеме (рис.8.6).
К первичной цепи трансформатора подводится переменное напряжение u 1, причём на один виток обмотки приходится напряжение u 1/ w 1. Тогда напряжение,
которое снимается с зажимов вторичной цепи трансформатора, будет равно:
. (8.11)
Преобразуя выражение (8.11), находим коэффициент трансформации автотрансформатора:
, (8.12)
где U 1 н – номинальное напряжение первичной цепи, В;
U 2 н – номинальное напряжение вторичной цепи, В.
Автотрансформаторы выпускают однофазные и трёхфазные, повышающие и понижающие. Коэффициент трансформации автотрансформаторов находится в пределах от 0,5 до2, при ином коэффициенте трансформации автотрансформатор не имеет преимущества по сравнению с силовым трансформатором. Автотрансформаторы применяются для снижения напряжения на зажимах электродвигателя при пуске, для ступенчатого регулирования напряжения электрических печей, в лабораторной практике и для других целей. Принципиальная электрическая схема подключения электродвигателя к питающей сети через автотрансформатор показана на рис.8.7.
Пример 8.5
Необходимо запустить асинхронный электродвигатель с помощью автотрансформатора, у которого коэффициент трансформации для данного случая равен 2. В случае прямого пуска электродвигателя его пусковой момент равен 40 Н×м.
Определить пусковой момент электродвигателя при пуске с помощью автотрансформатора.
Решение.
1. Определяем пусковой момент электродвигателя
при пуске с помощью автотрансформатора в соответствии с (7.12) и (8.12):
.
Вопросы для самоконтроля
1. Составьте и опишите конструктивную схему автотрансформатора.
2. Опишите принцип действия автотрансформатора.
3. Для чего применяются автотрансформаторы?
4. Приведите изображение автотрансформатора
на принципиальной электрической схеме.
Сварочный трансформатор
Сварочный трансформатор предназначен для электродуговой сварки и
представляет собой понижающий трансформатор, который преобразует электроэнергию переменного тока напряжением 220 В или 380 В в электроэнергию
переменного тока напряжением от 65 В до 70 В, необходимое для устойчивого горения электрической дуги. Сварочный трансформатор работает в режиме, близком к
короткому замыканию, так как сопротивление электрической дуги незначительно.
Поэтому во вторичную цепь трансформатора последовательно включают индукционный регулятор тока (дроссель), который имеет большое индуктивное сопротивление. Он состоит из раздвижного магнитопровода и обмотки, которая может располагаться на одном или на двух стержнях (в этом случае части обмотки соединяют
последовательно). Регулировка сопротивления осуществляется изменением воздушного зазора между подвижной и неподвижной частями магнитопровода (рис.8.8).
Если на зажимы первичной цепи подано переменное напряжение u 1,
а электрод не касается детали, то трансформатор работает в режиме холостого хода (то есть на зажимах вторичной цепи напряжение равно 65 В – 70 В). При замыкании вторичной цепи (путём прикосновения электрода к детали) происходит зажигание электрической дуги и трансформатор начинает работать в режиме нагрузки.
Сущность сварки состоит в том, что металлический электрод под действием электрической дуги плавится и образует сварной шов. Для безопасного обслуживания трансформатора его вторичная цепь заземляется.
Зависимость напряжения на зажимах вторичной цепи от силы тока в ней
называют внешней характеристикой трансформатора. Семейство внешних характеристик сварочного трансформатора при изменении индуктивного сопротивления дросселя показаны на рис.8.9. Если у силового трансформатора изменение
напряжения на зажимах вторичной цепи незначительно при изменении силы тока в цепи (составляет 5 – 10 %), то у сварочного трансформатора внешняя характеристика носит крутопадающий характер (то есть напряжение на зажимах вторичной цепи
резко изменяется при изменении силы тока в цепи).
Каждому значению воздушного
зазора в магнитопроводе индукционного регулятора тока соответствует определённая внешняя характеристика. Минимальному зазору соответствует наименьший ток (кривая 1), а максимальному зазору – наибольший ток (кривая 2). На пересечении внешних характеристик сварочного трансформатора с напряжением электрической дуги (Uд) находятся точки горения дуги (b 1, b 2). Привод подвижной части магнитопровода дросселя снабжён указателем, позволяющим установить силу
сварочного тока.
Вопросы для самоконтроля
1. Составьте и опишите конструктивную схему сварочного трансформатора.
2. Опишите принцип действия сварочного трансформатора.
Основы электроснабжения