78. Трансформаторы.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Чаще всего применяются однофазные и трехфазные трансформаторы. Трансформаторы с другим числом фаз используются в специальных устройствах. Простейший трансформатор (рис.) состоит из магнитомягкого замкнутого магнитопровода (сердечника) и двух обмоток.

Рис. Простейший однофазный трансформатор (магнитопровод стержневого типа).

Магнитопровод служит для концентрации и прохождения магнитного потока. Он должен обладать минимальным сопротивлением магнитному потоку и выполняться из магнитомягкого ферромагнитного материала.

Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. К первичной обмотке подключается переменное U₁, по ней потечет ток i₁, который создаст магнитодвижущую силу (мдс) i₁W₁. МДС в свою очередь создаст переменный магнитный поток, который, замыкаясь по магнитопроводу, будет наводить в обеих обмотках магнитодвижущую силу. В первичной обмотке возникает эдс самоиндукции, а во вторичной – эдс взаимной индукции. U₁→i₁→F₁=W₁i₁→ (Ф₀+Ф_б), где Ф0 – основной магнитный поток, пересекающий обе обмотки; Фб – поток рассеяния, пересекающий одну из обмоток.

79. Машины постоянного тока.

Машина постоянного тока — электрическая машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Каждая машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью.

Про двигатель. На рисунке обозначен индуктор 1. Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанной на рисунке машине постоянного тока имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.

Если щетки подключить к источнику постоянного тока, то в витке будет протекать электрический ток и в результате взаимодействия тока с внешним магнитным полем возникнет электромагнитная сила и соответствующий вращающий момент М, виток придет во вращение. Коллектор обеспечивает электрическое соединение обмотки вращающегося якоря с неподвижными элементами внешней электрической цепи и синхронное изменение направления тока в элементах обмотки. В результате переключения проводников витка ток в каждом из них меняет свое направление каждые пол-оборота, т.е. коллектор преобразует постоянный ток во внешней цепи якоря в переменный ток обмотки якоря.

Режим генератора. В генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.

Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря.