ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Их применяют в цепях пере­менного тока для расширения пределов измерения измерительных приборов и для изоляции этих приборов от токоведующих частей, Находящихся под высоким напряжением.

Трансформаторы напряжения (рис. 106, а) конструктивно пред­ставляют собой обычные трансформаторы малой мощности. Пер­ечная обмотка такого трансформатора включается в два линейных провода сети, напряжение которой измеряется или контроли­руется; во вторичную обмотку включают вольтметр или параллельную обмотку ваттметра, счетчика и т. п. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения выбирают таким, чтобы при номинальном первичном напряжении напряжение вторичной обмотки было 100 в.

Работа трансформатора напряжения подобна режиму холостого хода обычного силового трансформатора, так как сопротивление вольтметра или параллельной обмотки ваттметра, счетчика и т. п. велико и током во вторичной обмотке можно пренебречь.

Включение во вторичную обмотку большого числа измерительных приборов нежелательно. Если параллельно вольт­метру, включенному во вторичную обмот­ку трансформатора, подсоединить еще один вольтметр или параллельную обмот­ку ваттметра, счетчика и т. п., то ток во вторичной обмотке трансформатора уве­личится, что вызовет падение напряжения на зажимах вторичной обмотки, и точность показания приборов понизится.

Трансформаторы тока (рис. 106,6) служат для преобразования переменного тока большой силы в ток малой силы и изготовляются таким образом, чтобы при номинальной силе тока первичной цепи во вторичной обмотке сила тока была 5 а.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), сила тока в ко­тором измеряется; вторичная обмотка замкнута на амперметр или на последовательную обмотку ваттметра, счетчика и т. п., т. е. на измерительный прибор с малым сопротивлением.

Режим работы трансформатора тока существенно отличен от режима работы обычного трансформатора. В обычном трансфор­маторе при изменении нагрузки магнитный поток в сердечнике остается практически неизменным, если постоянно приложенное напряжение.

Если в обычном трансформаторе уменьшить нагрузку, т. е. силу тока во вторичной обмотке, то и в первичной обмотке сила тока уменьшится и, если вторичную обмотку разомкнуть, то сила тока в первичной обмотке уменьшится до тока холостого хода I₀.

При работе трансформатора тока его вторичная обмотка замкнута на измерительный прибор с малым сопротивлением и ре­жим работы трансформатора близок к короткому замыканию. По­этому магнитный поток в магнитопроводе трансформатора мал.

Если разомкнуть вторичную обмотку трансформатора тока, то тока в этой обмотке не будет, тогда как в первичной обмотке сила тока остается неизменной.

Таким образом, при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора тока магнитный поток в магнитопроводе, возбужденный током первичной обмотки и не встречающий размагничивающего

действия тока вторичной обмотки, окажется очень большим и, сле­довательно, э. д. с. вторичной обмотки, имеющей большее число витков, достигает большой величины, опасной для целости изоля­ций этой обмотки и для обслуживающего персонала. Поэтому при выключении измерительных приборов из вторичной обмотки транс­форматора тока эту обмотку необходимо замкнуть накоротко.

Включение большого числа измерительных приборов во вторич­ную обмотку трансформатора тока снижает точность измерения.

Конструкции трансформаторов тока в зависимости от назначе­ния чрезвычайно разнообразны и делятся на стационарные и пере­носные.

При работе измерительных трансформаторов напряжения и тока возможен пробой изоляции их первичных обмоток и, как след­ствие пробоя, электрическое соединение первичной обмотки с сер­дечником или со вторичной обмоткой.

Для безопасности обслуживания сердечники и вторичные обмот­ки измерительных трансформаторов заземляются.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение и принцип действия трансформатора.

2. Какую форму имеют магнитопроводы однофазных трансформаторов?

3. Каково устройство магнитопровода и обмоток трансформаторов?

4. Каким выражением определяется действующее значение э. д. с. обмотки трансформатора?

5. Изменится ли ток в первичной обмотке трансформатора, если при изме­нении нагрузки увеличился ток во вторичной обмотке?

6. Что называется коэффициентом трансформации?

7. Как производят опыты холостого хода и короткого замыкания трансфор­матора и какие параметры его определяются из этих опытов?

8. При какой нагрузке трансформатор имеет наибольший к. п. д.?

9. Каковы достоинства и недостатки автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами?

10. Поясните назначение и схемы включения измерительных трансформаторов.

ГЛАВА VIII АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую и, наоборот, электрическую энергию в механиче­скую. Машина, преобразующая механическую энергию в электри­ческую, называется генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.

Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею

ею энергии называется обратимостью маши­ны. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока (частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями. В зависимости от рода тока электро­установки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и машины переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными. Наиболее широкое применение нашли трех­фазные синхронные и асинхронные машины.

Находят также применение коллекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование скорости вращения в широких пределах.

Принцип действия электрических машин основан на использо­вании законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Если в магнитном поле полюсов постоянных магнитов или электромагнитов (рис. 107) поместить проводник и под действием какой-либо силы F₁ перемещать его, то в нем возникает з. д. с.; равная:

[10]

где В — магнитная индукция в месте, где находится проводник,

l — активная длина проводника (та его часть, которая нахо­дится в магнитном поле),

v— скорость перемещения проводника в магнитном поле.

Направление э.д. с. (на рисунке от зрителя за плоскость чер­тежа), индуктируемой в проводнике, определяется согласно пра­вилу правой руки.

Если этот проводник замкнуть на какой-либо приемник энер­гии, то в замкнутой цепи под действием э. д. с. будет протекать ток, совпадающий по направлению с э.д. с. в проводнике. В результате взаимодействия тока I в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила F_Ээ, направление которой опре­деляется по правилу левой руки; эта сила будет направлена на­встречу силе, перемещающей проводник в магнитном поле. При равенстве сил F₁=Fэ проводник будет перемещаться с постоян­ной скоростью. Следовательно, в такой простейшей электрической машине механическая энергия, затрачиваемая на перемещение проводника, преобразуется в энергию электрическую, отдаваемую сопротивлению внешнего приемника энергии, т. е. машина рабо­тает генератором. Та же простейшая электрическая машина может работать двигателем. Если от постороннего источника электриче­ской энергии через проводник пропустить ток, то в результате взаимодействия тока в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила Р_э, под действием которой про­водник начнет перемещаться в магнитном поле, преодолевая силу торможения какого-либо механического приемника энергии. Таким образом, рассмотренная машина так же, как и любая электриче­ская машина, обратима, т. е. может работать как генератором, так и двигателем.

Для увеличения э. д. с. и электромеханических сил электриче­ские машины снабжаются обмотками, состоящими из большого числа проводов, которые соединяются между собой так, чтобы з. д. с. в них имели одинаковое направление и складывались.

Э. д. с. в проводнике будет индуктирована также и в том слу­чае, когда проводник неподвижен, а перемещается магнитное поле полюсов.

[10] Это соотношение предполагает, что проводник перемещается перпендику­лярно направлению магнитных линий поля.