Файл: Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие.pdf

той первичной обмоткой от источника (из сети). Мощно­ сти Р\ и Р2 можно рассчитать по следующим формулам:

Р2 = f/2 /2 cos92 . }

Коэффициент мощности (cos ср2) на зажимах вторич­ ной нагрузки зависит от вида нагрузки: если трансфор­ матор питает освещение, то cos фг практически равен единице; если же включены двигатели переменного то­ ка, соленоиды, то cos фг меньше единицы.

Таким образом, для одного и того же трансформато­ ра используемая активная мощность Р2 при номиналь­ ных токах будет тем выше, чем больше cos фг приемни­ ка. Поэтому, чтобы лучше использовать трансформато­ ры, нужно принимать меры к увеличению коэффициента мощности приемника.

Очевидно также, что мощность Р2 меньше мощности Рі на величину потерь в самом трансформаторе. Потери могут быть двух видов:

1. Потери в стали, определяемые из опыта холостого хода. Эти потери зависят только от изменения напряже­ ния сети (пропорциональны квадрату изменения напря­ жения). Принято считать, что эти потери не зависят от нагрузки. Обозначим потери в стали Рх.х.

2. Потери в обмотках, определяемые из опыта ко­ роткого замыкания. Эти потери при номинальных токах в обмотках обычно в 2—3 раза больше, чем в стали. Обозначим эти потери Рк.3 и запишем их выражение:

Следовательно, потери в обмотках изменяются про­ порционально квадрату изменения тока или квадрату изменения нагрузки. Обозначим коэффициент нагрузки ß (бета). Тогда соотношение между Р{ и Р2 для любой нагрузки будет

Рг = Р2 + Лс.х " I - РРК.»

На основании вышеизложенного коэффициент полез­ ного действия трансформатора ті (эта) определяется:

92

Коэффициент полезного действия трансформатора достигает максимума при нагрузке, когда постояннце потери в стали становятся равными переменным поте­ рям в обмотках, т. е. Рх.х—$Рк.а. Очевидно, к. п. д. транс форматора достигает максимума при нагрузке меньше номинальной. Это используется при составлении схемы электроснабжения промышленного предприятия. Вооб­ ще коэффициент полезного действия силовых трансфор­ маторов высок и у мощных трансформаторов достигает 0,990—0,995.

При работе трансформатора в его обмотках и в стали выделяется тепло, которое должно быть отведено от трансформатора. Существует несколько способов ох­ лаждения трансформаторов, они рассматриваются кон­ кретно для электропечных трансформаторов совместно с их устройством.

трех однофазных трансформаторов в трехфазную груп­ пу. Но экономичнее по расходу материалов, особенно трансформаторной и обычной стали, изготовить трех­

ние обмоток может быть одинаковым или неодинако­

Номинальная мощность трехфазного трансформатора определяется через фазные или линейные значения номи­ нальных напряжений и токов:

в отличие от трансформатора, кроме магнитной, имеет

93

Автотрансформаторы применяют на крупных подстан­ циях с высокими напряжениями, для связи энергетичес­ ких систем с различными номинальными напряжениями, например 330 и 220 кв. Автотрансформаторы широко рас­ пространены в лабораториях. Автотрансформаторы на­ ходят применение также в схемах автоматического регу­ лирования мощности электропечи. Нельзя использовать автотрансформатор для получения безопасного напряже­ ния 12 и 36 в, так как вторичная обмотка имеет электри­ ческую связь с первичной.

§7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И АППАРАТЫ

Спомощью электрических машин можно:

а) механическую энергию преобразовать в электриче­ скую на основе закона электромагнитной индукции;та­ кие машины называются генераторами;

б) электрическую энергию преобразовать в механиче­ скую; такие машины называются электродвигателями.

Ниже рассматриваются электрические машины, при­ меняемые только на электропечах.

Из машин постоянного тока на электропечах применя­ ют генераторы и двигатели с параллельными и смешан­ ными соединениями обмоток возбуждения, электрома­ шинные усилители: из машин переменного тока — асин­ хронные трехфазные и синхронные двигатели. Последние

источник электродвижущей силы Е, нужно в магнитном поле с индукцией В перемещать проводник длиной / с не­ которой скоростью V.

при этом направления магнитной индукции и движуще­ гося проводника взаимно перпендикулярны. Направление индуктированной э. д. с. определяется по правилу правой руки. В этом случае происходит преобразование механи­ ческой энергии в электрическую.

Работа двигателя основана на законе электромагнит-

95

пых сил. Если силу обозначить F, длину проводника, на­ ходящегося в магнитном поле, /, причем проводник ра­ сположен перпендикулярно к направлению магнитного поля индукции В, и по проводнику пропустить ток /, тог­ да проводник придет в движение, испытывая силу F. Ве­ личина этой силы определяется из уравнения

В этом случае происходит преобразование электрической энергии в механическую.

крепятся обмотки по которым пропускают ток, и тогда между полюсами образуется магнитное поле. Магнитный поток выходит из северного полюса, проходит через якорь машины, входит в южный полюс, затем разветвляется по станине и замыкается в северном полюсе. Вторая основ­ ная часть машины постоянного тока есть якорь. При вра­ щении якоря в магнитном поле индуктора в нем индукти­ руется электродвижущая сила. Якорь — вращающаяся часть машины (рис. 33) имеет форму цилиндра, собира­ емого из тонких листов (0,5 мм) электротехнической ста­ ли для уменьшения потерь в стали. Каждый такой лист имеет форму круга с отверстием внутри для насадки на вал якоря и с пазами по наружной окружности для ук­ ладки изолированных проводов обмотки якоря. Эти стальные листы изолируются с обеих поверхностей тон­ кой пленкой лака.

На валу якоря укрепляют коллектор, представляю­ щий собой набор медных пластин специальной формы, изолированных между собой и от вала машины листовым

96

миканитом. Секции обмотки якоря соединены пайкой с пластинами коллектора.

Назначение коллектора: выпрямлять индуктирован­ ный в обмотке якоря переменный ток, с помощью непод­ вижных щеток, контактирующих с коллектором, отводить постоянный ток во внешнюю цепь (или принимать посто­ янный ток из сети для двигателя). Вал якоря вращается в шариковых или роликовых подшипниках, которые уста­ навливают в боковых крышках машины. Эти крышки на­

крышек, расположенной со стороны коллектора, устанав­ ливают на изолированных кронштейнах щеткодержатели с нажимными пружинами, в которых находятся электро­ щетки для съема или подвода тока к коллектору якоря. Электрощетки являются ответственной деталью машины, их изготавливают на специальных заводах из графита или смеси графита с другими составляющими (медью), разделяют по маркам и типам. Щетки при замене нужно ставить такие же, как были установлены заводом-изго­ товителем машины.

Электрические машины обратимы, т. е. генератор мо­ жет работать двигателем, а двигатель генератором. Например, если якорь машины вращать посторонним двигателем (при включенной обмотке возбуждения

ление индуктированной в якоре э. д. с. зависит от двух факторов:

1) от направления индукции магнитного поля ин­ дукторов, а направление вектора индукции магнит­ ного поля зависит от направления тока в катушках по­

действия любого из двух рассмотренных факторов. Ча­ ще это выполняют путем изменения направления тока в обмотке возбуждения (полюсов).

Направление вращения электродвигателя постоянно­ го тока также зависит от двух факторов:

1) от направления индукции магнитного поля в ин­ дукторе1 ;

2) от направления тока в обмотке якоря.

В практике изменение направления двигателей дости­ гается раздельным использованием обоих факторов, т.е. для реверсирования двигателя необходимо изменить на­ правление тока в обмотке возбуждения или направление тока в обмотке якоря. При одновременном изменении на­ правлений токов в якоре и обмотке возбуждения двига­ тель продолжает вращаться в ту же сторону.

При прохождении тока по обмотке якоря образуется магнитное поле якоря, которое влияет на магнитное поле индуктора. Магнитное поле якоря направлено поперек направлению магнитного поля индуктора и искажает по­ ле индуктора. Это явление действия магнитного поля якоря на поле полюсов называют реакцией якоря. Реак­ цию якоря компенсируют установкой дополнительных полюсов, создающих поле, противоположное полю реак­ ции якоря. Дополнительные полюса устанавливаются между главными полюсами (см. рис. 33). Обмотку до­ полнительных полюсов рассчитывают на ток якоря и включают в цепь якоря так, чтобы направление магнит­ ной индукции дополнительных полюсов было противопо­ ложно направлению индукции от поля якоря.

Одновременно дополнительные полюсы улучшают ра­ боту электрических машин постоянного тока, способст­ вуя лучшей коммутации. Коммутацией называется про­ цесс изменения направления тока в секции обмотки (сек­ ция — катушка из нескольких витков), когда провод­ ники секции при вращении якоря переходят из зоны одного магнитного полюса в зону другого.

Т и п ы м а ш и н п о с т о я н н о г о т о к а . Машины постоянного тока разделяются на типы в зависимости от способа соединений обмоток возбуждения. Различные схемы соединения обмоток возбуждения машин приводят к различным качественным особенностям этих машин.

Соединения обмоток возбуждения по отношению к обмотке якоря следующие.

1. Обмотка возбуждения соединяется последователь­ но с обмоткой якоря (рис. 34, а).

Машины этого типа на электропечах не применяют,

Этот фактор одинаков для генератора и двигателя.

98