© 2022, Борисенко Игорь Владимирович 753 9
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Был в сети 31.01.2022 13:26
Борисенко Игорь Владимирович
преподаватель электротехнических дисциплин
63 года
714
77 794 
Специализация
Открытый урок Принцип действия и устройство трансформаторов
Категория:
Физика
30.01.2022 14:54
Просмотр содержимого документа
«Открытый урок Принцип действия и устройство трансформаторов»
Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Донецкий политехнический колледж»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
Принцип действия и устройство трансформаторов
2
022
Методическая разработка «Принцип действия и устройство трансформаторов». ГБПОУ ДПК: Донецк, 2022. – 33 с.
Дисциплина МДК.01.01. «Электрические машины и аппараты»
Специальность: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)».
Составитель: Борисенко И.В. преподаватель квалификационной категории «Специалист высшей категории» цикловой комиссии электротехники и автоматики
Разработанная методика представляет собой вспомогательный материал для проведения лекции с использованием новейших информационных технологий и методов обучения для дисциплины «Электрические машины и аппараты» на тему «Принцип действия и устройство трансформаторов».
Цель разработки – продемонстрировать возможности использования новейших информационно-коммуникационных технологий и мультимедийного оборудования при изучении нового материла для активизации умственной деятельности студентов, получения ими навыков творческого подхода к изучению нового материала и практическому применению современных технологий в области электрического и электромеханического оборудования, в частности, при изучении темы «Принцип действия и устройство трансформаторов».
Для преподавателей дисциплины «Электрические машины и аппараты» учреждений среднего профессионального образования
Рецензенты: Надеева Е.А., преподаватель комиссии специальных технологических и технических дисциплин «Специалист высшей категории» ГБПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики»
Бурьянова В.А., преподаватель ЦК электротехники и автоматики квалификационной категории «Специалист высшей категории» Государственного бюджетное профессионального образовательного учреждения «Донецкий политехнический колледж»
Одобрена и рекомендована
с целью практического применения
цикловой комиссией электротехники и автоматики
протокол № ___от «___» ______________ 2022 г.
Председатель ЦК ____________________В. Ю. Омельченко
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программой дисциплины «Электрические машины и аппараты» предусматривается изучение конструкции, принципов работы, разновидности и возможные неисправности различных электрических машин и аппаратов. Эта дисциплина является составной частью профессионального модуля ПМ.01. «Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования». Одной из изучаемых тем дисциплины «Электрические машины и аппараты» является тема «Принцип действия и устройство трансформаторов».
В бытовой технике трансформаторы находят самое широкое применение, начиная от выпрямительных устройств для маломощных электродвигателей постоянного тока и заканчивая блоками питания микропроцессорных систем управления бытовой техникой.
Изучение дисциплины «Электрические машины и аппараты» начинается с раздела «Трансформаторы», потому, что знание данной темы определяет то, как студенты будут усваивать материал дисциплины. Поэтому важно изучение данной темы сделать наиболее доступным, с использованием всех возможных наглядных средств. И здесь на помощь преподавателю приходят информационно-коммуникационные технологии. Особенно эффективны информационно-коммуникационные технологии в сочетании с наглядным методом и мультимедийным оборудованием.
В данной разработке продемонстрировано применение информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе. Обосновывается важность решения задач, связанных с применением информационных, мультимедийных технических и программных средств и использованием Интернета на всех этапах учебного процесса.
В качестве примера применения информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе рассмотрено построение занятия на тему: «Принцип действия и устройство трансформаторов». Разработка может быть использована на занятиях дисциплины «Электрические машины и аппараты». Дополнительно показана разработка мультимедийной презентации и опорного конспекта для закрепления знаний по этой теме.
Использование современных информационно – коммуникационных технологий в преподавании дисциплины «Электрические машины и аппараты» позволяет наглядно демонстрировать принцип работы, процесс сборки/разборки, возможные неисправности и их устранение для различных электрических машин и аппаратов: асинхронных, синхронных или коллекторных двигателей, аппаратов защиты и управления, трансформаторов.
Использование мультимедийных презентаций, видеоуроков, анимационных роликов позволяет повысить эффективность и мотивацию обучения.
Информационно – коммуникационные технологии обогащают процесс обучения, позволяют сделать обучение более эффективным, вовлекая в процесс восприятия учебной информации большинство чувственных компонент обучаемого.
Использование информационно – коммуникационных технологий может обеспечить наглядность, которая способствует комплексному восприятию и лучшему запоминанию материала. Мультимедийные презентации облегчают показ фотографий, рисунков, графиков. Использование анимации, вставки видеофрагментов, позволяет демонстрировать динамичные процессы. Другим преимуществом информационно – коммуникационных технологий является быстрота и удобство воспроизведения всех этих фотографий, графиков и т. п. Кроме того, презентации дают возможность показать структуру занятия: в начале занятия можно записать тему, цель, мотивацию занятия, а затем с помощью заголовков на каждом слайде, возможно следить за ходом изложения материала. Так же на слайды можно выносить все ключевые слова и непонятные термины.
При изучении дисциплины «Электрические машины и аппараты» встречаются темы, изучение которых без информационно – коммуникационных технологий малоэффективно и с трудом усваивается студентами. Это, например, описание процесса разборки или ремонта какой-либо электрической машины. Для этих тем подачу нового материала желательно сопровождать демонстрацией видеороликов. Описание разновидностей того или иного оборудования желательно сопровождать демонстрацией по крайней мере, картинок.
Обобщим преимущества информационно – коммуникационных технологий — это наглядность, удобство и быстрота.
На данном занятии с помощью презентации, картинок, видеороликов будет наглядно представлена конструкция, принцип работы, разновидности трансформаторов, а также дана информация о применении и особенностях работы трансформаторов в особых условиях.
Разработка может быть полезна в преподавании дисциплин, при изучении которых рассматривается тема «Принцип действия и устройство трансформаторов».
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
Группа: ________ Дата: _____________
Специальность: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»
Тема занятия: Принцип действия и устройство трансформаторов.
Цель занятия:
Методическая Совершенствовать методику проведения лекций с использованием информационно-коммуникационных технологийДидактическая
изучить принцип действия, устройство трансформаторов;
рассмотреть разновидности трансформаторов;
Развивающая
развивать познавательную активность студентов;
развивать творческие навыки в познавательной деятельности;
развивать память и внимание;
развивать практические навыки при получении новых знаний.
- формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностям; формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков; воспитывать чувство ответственности, творческое мышление; совершенствовать профессиональное внимание, сосредоточенность и активность.
Вид занятия: лекция
Тип занятия: подача нового материала
Форма проведения занятия: эвристическая беседа, деловая игра
Методы и приёмы: репродуктивная та эвристическая беседа с элементами наглядного метода.
Междисциплинарные связи:
Обеспечивающие: Математика
Физика
Техническая механика
Электротехника и электроника
Материаловедение
Обеспечиваемые: Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования
Техническое регулирование и контроль качества электрического и электромеханического оборудования
Типовые технологические процессы обслуживания бытовых машин и приборов
Производственная практика (по профилю специальности)
рабочая программа;
методическая разработка занятия;
опорный конспект (Приложение А);
раздаточный материал;
тестовые задания (Приложение Б,В);
задача для домашнего задания (Приложение Г);
мультимедийная презентация (Приложение Д);
видеоматериалы;
наглядные пособия.
Технические средства обучения:
мультимедийный проектор;
экран;
компьютер с доступом к интернету.
Программное обеспечение:
MS Office, Word, Power Point;
KMPlayer;
AVS Video Editor.
Структура занятия
1. Организационный момент. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................................1мин.
2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия.............................2мин.
3. Мотивация обучения ..........................................................................................2мин.
4. Актуализация опорных знаний .........................................................................5мин.
5. Комментарий к ответам студентов ...................................................................2мин.
6. Изложение нового материала по теме: Принцип действия и устройство трансформаторов....................................................................................................50ми.
План занятия:
6.1.Электрическая и электромагнитная схема трансформатора.
6.2.Принцип действия трансформатора.
6.3.Устройство трансформаторов.
6.4. Решение типового примера
7. Фронтальный опрос...........................................................................................13мин.
8. Подведение итогов занятия.... . . . . . . . . . . . . ... . . . ......................... . . . .... . . 2мин.
9. Объявление оценок..............................................................................................2мин.
10. Домашнее задание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................1мин.
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Общее время занятия 80мин.
ХОД ЗАНЯТИЯ
1. Организационный момент
1.1.Преподаватель проводит проверку присутствия студентов, проверяет готовность студентов к занятию. Проверяет готовность аудитории к занятию.
2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия
Преподаватель объявляет тему, цель занятия (тема и цель занятия на слайде).
Тема занятия: «Принцип действия и устройство трансформаторов».
Цель занятия:
Дидактическая
изучить принцип действия, устройство трансформаторов;
рассмотреть разновидности трансформаторов;
Развивающая
развивать познавательную активность студентов;
развивать творческие навыки в познавательной деятельности;
развивать память и внимание;
развивать практические навыки при получении новых знаний.
- формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностям; формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков; воспитывать чувство ответственности, творческое мышление; совершенствовать профессиональное внимание, сосредоточенность и активность.
Преподаватель объявляет план занятия(план занятия на слайде):
План занятия:
1.Электрическая и электромагнитная схема трансформатора.
2.Принцип действия трансформатора.
3.Устройство трансформаторов.
4. Решение типового примера
3. Мотивация обучения
Преподаватель объясняет мотивацию занятия(мотивация занятия на слайде, Приложение В):
В бытовой технике трансформаторы находят самое широкое применение, начиная от выпрямительных устройств для маломощных электродвигателей постоянного тока и заканчивая блоками питания микропроцессорных систем управления бытовой техникой.
Изучение дисциплины «Электрические машины и аппараты» начинается с раздела «Трансформаторы», потому, что знание данной темы определяет то, как вы будете усваивать материал дисциплины. Поэтому изучение данной темы является очень важным для получения полноценных знаний по всем разделам дисциплины «Электрические машины и аппараты». На данном занятии вы изучите принцип работы, разновидности трансформаторов, получите информацию о применении и особенностях работы трансформаторов.
Изучение данной темы пригодится вам при изучении спецдисциплин, в курсовом и дипломном проектировании.
4. Актуализация опорных знаний
(репродуктивный метод, тестовый опрос)
Тестовый опрос по теме 1.1.1. « Назначение и области применения трансформаторов»
5. Комментарий ответов студентов
Преподаватель комментирует результат тестового опроса, обращает внимание на ошибки и указывает на правильные ответы.
6. Изложение и изучение нового материала
(ЛЕКЦИЯ - ПРЕЗЕНТАЦИЯ)
(эвристическая беседа, применение технических средств обучения, наглядный метод)
(Презентация А)
Преподаватель: Переходим к изучению новой темы.
Преподаватель объявляет тему:
«Принцип действия и устройство трансформаторов».
Студенты записывают тему и план лекции.
6.1. Электрическая и электромагнитная схема трансформатора
Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала (обычно листовая электротехническая сталь), и двух обмоток, расположенных на стержнях магнитопровода (рис. 1.1.а). Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока I на напряжение U1. К другой обмотке называемой вторичной, подключен потребитель Zн. Первичная и вторичная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками.
6.2.Принцип действия трансформатора
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток i1, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС:
В первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
Во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
где W1 и W2 - число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
При подключении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС е2 в цепи этой обмотки создается ток і2, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2. В повышающих трансформаторах а в понижающих U2 U1
Из (1.1) и (1.2) видно, что ЭДС е1 и е2, наводимые в обмотках трансформатора, отличаются друг от друга лишь за счет разного числа витков W1 и W2 в обмотках, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить трансформатор на любое отношение напряжений.
Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, - обмоткой низшего напряжения (НН).
На рис. 1.1,6 показано изображение однофазного трансформатора на принципиальных электрических схемах.
Трансформаторы обладают свойством обратимости, один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо - понижающий.
Трансформатор - это аппарат переменного тока. Если же его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению (dФ/dt) = 0, поэтому в обмотках трансформатора не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную.
Классифицируют трансформаторы по нескольким признакам: по назначению - силовые общего назначения, силовые специального назначения, импульсные, для преобразования частоты и т. д.;
-по виду охлаждения - с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением (см. § 1.3);
-по числу трансформируемых фаз - однофазные и трехфазные;
-по форме магнитопровода - стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные;
-по числу обмоток на фазу - двухобмоточные, многообмоточные.
Видеоролик -1.Принцип действия трансформатора
6.3.Устройство трансформаторов
Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательными) частями. Рассмотрим подробнее конструкцию основных частей трансформатора.
Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он является, основой для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм) стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой (например, лаком). Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.
Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого.
В магнитопроводе стержневого типа (рис. 1.2, а) вертикальные стержни /, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3. На каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях — потоки ФA и Ф, а в среднем стержне -поток Фв
На рис. 1.2, б показан внешний вид магнитопровода. При этом стержни имеют ступенчатое сечение, вписываемое в круг диаметром д, (рис. 1.3).
Стержни трансформаторов большой мощности имеют много ступеней, что обеспечивает лучшее использование площади круга внутри обмотки. Для лучшей теплоотдачи иногда между отдельными пакетами стержня оставляют воздушные зазоры шириной 5- 6 мм, служащие вентиляционными каналами.
Магнитопровод броневого типа представляет собой разветвленную конструкцию со стержнем и ярмами, частично прикрывающими («бронирующими») обмотки (рис. 1.4). Магнитный поток в стержне магнитопровода броневого типа в два раза больше, чем в ярмах, каждое из которых имеет сечение, вдвое меньшее сечения стержня. Из-за технологической сложности изготовления магнитопроводы броневого типа не получили широкого распространения, их применяют лишь в силовых трансформаторах весьма малой мощности (радиотрансформаторы).
Трансформаторы большой применяют стержневую конструкцию магнитопровода (рис. 1.5), которая хотя и требует несколько повышенного ческой стали, но позволяет уменьшить высоту Рис. 1.4. Однофазный трансформатор броневого магнитопровода (НБСНС), а следовательно, и высоту трансформатора. Это имеет важное значение при транспортировке трансформаторов по железной дороге.
По способу сочленения стержней с ярмами различают стыковую и шихтованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 1.6).
При стыковой конструкции (рис. 1.6, а) стержни и ярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а затем приставляют верхнее и нижнее ярма, заранее проложив изолирующие прокладки между стыкующими элементами, с целью ослабления вихревых токов, возникающих при взаимном перекрытии листов стержней и ярм. После установки двух ярм всю конструкцию прессуют и стягивают вертикальными шпильками. Стыковая конструкция хотя и облегчает сборку магнитопровода, но не получила распространения в силовых трансформаторах из-за громоздкости стяжных устройств и необходимости механической обработки стыкующихся поверхностей для уменьшения магнитного сопротивления в месте стыка.
Шихтованная конструкция магнитопроводов силовых трансформаторов показана на рис. 1.6,6, когда стержни и ярма собирают слоями в переплет. Обычно слой содержит 2-3 листа. В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов изготовляют из холоднокатаной электротехнической стали, у которой магнитные свойства вдоль направления прокатки листов лучше, чем поперек. Поэтому при шихтованной конструкции в местах поворота листов на 90° появляются «зоны несовпадения» направления прокатки с направлением магнитного потока. На этих участках наблюдаются увеличение магнитного сопротивления и рост магнитных потерь. С целью ослабления этого явления применяют для шихтовки пластины (полосы) со скошенными краями.
В этом случае вместо прямого стыка (рис. 1.7, а) получают косой стык (рис. 1.7, б), у которого «зона несовпадения» гораздо меньше.
Недостатком магнитопроводов шихтованной конструкции является некоторая сложность сборки, так как для насадки обмоток на стержни приходится расшихтовывать верхнее ярмо, а затем после насадки обмоток вновь его зашихтовывать.
Стержни магнитопроводов во избежание распушения опрессовывают (скрепляют). Делают это обычно наложением на стержень бандажа из стеклоленты или стальной проволоки Стальной бандаж выполняют с изолирующей пряжкой, что исключает создание замкнутых стальных витков на стержнях. Бандаж накладывают равномерно, с определенным натягом. Для опрессовки ярм 3 и мест их сочленения со стержнями 1 используют ярмовые балки 2, которые в местах, выходящих за крайние стержни (рис. 1.8), стягивают шпильками.
Во избежание возникновения разности потенциалов между металлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляционных промежутков, разделяющих эти части, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют. Заземление осуществляют медными лентами, вставляемыми между стальными пластинами магнитопровода одними концами и прикрепляемыми к ярмовым балкам другими концами.
Магнитопроводы трансформаторов малой мощности (обычно мощностью не более 1 кВ.А) чаще всего изготовляют из узкой ленты электротехнической холоднокатаной стали путем навивки.
Видеоролик -2.Типы сердечников трансформатора
Обмотки. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы (рейки, угловые шайбы и т.п.), обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность.
По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня), а снаружи- обмотку ВН (рис. 1.10, а).
Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и ВН и располагают на стержне в чередующемся порядке (рис. 1.10,6). Чередующиеся обмотки применяют весьма редко, лишь в некоторых трансформаторах специального назначения.
Концентрические обмотки в конструктивном отношении разделяют на несколько типов. Рассмотрим некоторые из них.
1.Цилиндрические однослойные или двухслойные обмотки из провода прямоугольного сечения (рис. 1.11, а) используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный ток до 800 А.
2.Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения. При этом витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис. 1.11, б). Для того чтобы все параллельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников. При транспозиции стремятся, чтобы в пределах одного витка каждый проводник занимал все положения. Транспозиция может быть групповой (рис.1.11а), когда параллельные провода делятся на две группы и перестановка осуществляется группами, и общей, когда меняется взаимное расположение всех параллельных проводов (рис. 1.11 б)
3.Непрерывные обмотки (рис. 1.11, в) состоят из отдельных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и соединенных между собой без пайки, т.е. выполненных «непрерывно». Если обмотка выполняется несколькими параллельными проводами, то в ней применяют транспозицию проводов. Непрерывные обмотки, несмотря на некоторую сложность изготовления, получили наибольшее применение в силовых трансформаторах как в качестве обмоток ВН, так и в качестве обмоток НН. Это объясняется их большой механической прочностью и надежностью.
В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом (рис. 1.13). Трансформаторное масло, омывая обмотки 2 и 3 и магнитопровод , отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака 4 и трубы радиатора 5 отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.
В трансформаторах мощностью, до 20-30 кВ-А применяют баки с гладкими стенками. У более мощных трансформаторов для увеличения охлаждаемой поверхности стенки бака делают ребристыми или же применяют трубчатые баки. Масло, нагреваясь, поднимается вверх, а охлаждаясь, опускается вниз. При этом масло циркулирует в трубах, что способствует более быстрому его охлаждению.
Для компенсации объема масла при изменении температуры, а также для защиты масла от окисления и увлажнения при контакте с воздухом в трансформаторах применяют расширитель 9, представляющий собой цилиндрический сосуд, установленный на крышке бака и сообщающийся с ним. Колебания уровня масла с изменением его температуры происходят не в баке, который всегда заполнен маслом, а в расширителе, сообщающемся с атмосферой.
В процессе работы трансформаторов не исключена возможность возникновения в них явлений, сопровождающихся бурным выделением газов, что ведет к значительному увеличению давления внутри бака, поэтому во избежание повреждения баков трансформаторы мощностью 1000 кВ*А и выше снабжают выхлопной трубой, которую устанавливают на крышке бака. Нижним концом труба сообщается с баком, а ее верхний конец заканчивается фланцем, на котором укреплен стеклянный диск. При давлении, превышающем безопасное для бака, стеклянный диск лопается и газы выходят наружу.
В трубопровод, соединяющий бак масляного трансформатора с расширителем, помещено газовое реле. При возникновении в трансформаторе значительных повреждений, сопровождаемых обильным выделением газов (например, при коротком замыкании между витками обмоток), газовое реле срабатывает и замыкает контакты цепи управления выключателя, который отключает трансформатор от сети. Обмотки трансформатора с внешней цепью соединяют вводами 7 и 8. В масляных трансформаторах для вводов обычно используют проходные фарфоровые торы. Такой ввод снабжен металлическим фланцем, посредством которого он крепится к крышке или стенке бака. К дну бака прикреплена тележка, позволяющая перемещать трансформатор в пределах подстанции. На крышке бака расположена рукоятка переключателя напряжений 6.
Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами:
1) номинальное первичное линейное напряжение U1ном, В или кВ;
2) номинальное вторичное линейное напряжение U1ном (напряжение на выводах вторичной обмотки при отключенной нагрузке и номинальном первичном напряжении), В или кВ;
3) номинальные линейные токи в первичной I1ном и вторичной I2ном обмотках, А; 4) номинальная полная мощность Sном, кВ.А (для однофазного трансформатора Sном = U1ном I1ном, для трехфазного Sном =3 U1ном I1ном).
Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора
где Sном - номинальная мощность трехфазного трансформатора, кВ• А.
Каждый трансформатор рассчитан для включения в сеть переменного тока определенной частоты. В СССР трансформаторы общего назначения рассчитаны на частоту f = 50 Гц (в некоторых других странах f = 60 Гц), в устройствах автоматики и связи применяют трансформаторы на частоты 50, 400 или 1000 Гц.
Видеоролик -3.Классификация трансформаторов
Видеоролик -4.ТТП, тороидальные трансформаторы
6.4 Решение типового примера
Пример 1.1. Номинальные значения первичного и вторичного напряжений однофазного трансформатора U1ном = 110 кВ, U2ном = 6,3 кВ, номинальный первичный ток I1ном=95,5А. Определить номинальную мощность трансформатора Sном и номинальный вторичный ток I2ном
Решение Номинальная мощность трансформатора Sном = U1ном I1ном = 110•95,5= 10 500 кВ• А. Номинальный вторичный ток I2ном =Sном / U1ном = 10 500/6,3= 1666 А.
7. Закрепление изученного материала
Фронтальный опрос. Приложение Б
8. Подведение итогов занятия
Тестовый опрос по теме: «Принцип действия и устройство трансформаторов». Тестовые задания даны на карточках (Приложение В).
Преподаватель комментирует результат проведения занятия, правильность ответов студентов, комментирует активность студентов на лекции. Далее преподаватель подводит общий итог занятия, акцентируя внимание на достижении цели занятия.
9. Объявление оценок
Преподаватель объявляет оценки, полученные студентами в ходе занятия.
10. Домашнее задание.
Преподаватель задаёт домашнее задание.
(Домашнее задание на слайде, Приложение Г).
Л.1,с.16-25, Решить задачу 1 для своего варианта.
Преподаватель ______________ И.В.Борисенко
Список использованных источников
Основная литература:
1. Кацман М.М. Электрические машины. - М.: Издательский центр «Высшая школа», 1999. - 463с.
2. Беспалов В.Я., Котеленец Н.Ф. Электрические машины. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 320с.
3. Кацман М.М. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу. - М.: Высшая школа, 2002. - 215с.
4. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. – СПб.:Питер, 2006.- 320с.
5. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. – М.:ФОРУМ:ИНФРА, 2002.-384с.
6. Кацман М.М.Справочник по электрическим машины. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 480с.
7. Электрические и электронные аппараты: учебное пособие / сост. Н.Ю. Сипайлова; Томский политехнический университет. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2014. – 236 с.
8. Кацман М.М. Сборник задач по электрическим машинам. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 160 с.
9. Кацман М.М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации.- М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 368с.
10. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - Харьков: Издательский дом «Фактор», 2008.
Дополнительная литература:
11. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности. - М.: Высшая школа, 1976.
12. Кацман М.М. Электрический привод. - М.: Издательский центр «Академия», 2011. - 382с.
13. Юферов Ф. М. Электрические машины автоматических устройств. - М., Высшая школа, 2003. - 416с.
14. Вешеневский С.Н. Характеристика двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1993. - 432с.
15. Зимин В.И., Каплан М.Я., Палей А.М. Обмотки электрических машин. - М.: Энергия, 1975.-288с.
16. Геращенко Г.В., Тембель П.В. Справочник по обмоточным данным. - К.: Техника, 1972.
17. Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. - Л.: Энергия, 1973.
О
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПОРНЫЙ КОНСПЕКТ1.Электрическая и электромагнитная схема трансформатора.
Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала (обычно листовая электротехническая сталь), и двух обмоток, расположенных на стержнях магнитопровода (рис. 1.1.а). Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока I на напряжение U1. К другой обмотке называемой вторичной, подключен потребитель Zн. Первичная и вторичная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками.
2.Принцип действие трансформатора
Принцип действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток i1, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуцирует в них ЭДС:
В первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
Во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
где W1 и W2 - число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
При подключении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС е2 в цепи этой обмотки создается ток і2, а на выводах вторичной обмотки устанавливается напряжение U2. В повышающих трансформаторах а в понижающих U2 U1
Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, - обмоткой низшего напряжения (НН).
На рис. 1.1,6 показано изображение однофазного трансформатора на принципиальных электрических схемах.
Трансформаторы обладают свойством обратимости, один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо - понижающий.
Трансформатор - это аппарат переменного тока. Если же его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению (dФ/dt) = 0, поэтому в обмотках трансформатора не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную.
Классифицируют трансформаторы по нескольким признакам: по назначению - силовые общего назначения, силовые специального назначения, импульсные, для преобразования частоты и т. д.;
-по виду охлаждения - с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением;
-по числу трансформируемых фаз - однофазные и трехфазные;
по форме магнитопровода-стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные;
-по числу обмоток на фазу - двухобмоточные, многообмоточные.
На заднем форзаце данной книги представлена диаграмма классификации силовых трансформаторов общего назначения.
2.Устройство трансформаторов
Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др.
Магнитопровод. Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он является, основой для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм) стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой (например, лаком). Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.
Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого.
В магнитопроводе стержневого типа (рис. 1.2, а) вертикальные стержни /, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3. На каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях — потоки ФA и Ф, а в среднем стержне -поток Фв
Магнитопровод броневого типа представляет собой разветвленную конструкцию со стержнем и ярмами, частично прикрывающими («бронирующими») обмотки (рис. 1.4). Магнитный поток в стержне магнитопровода броневого типа в два раза больше, чем в ярмах, каждое из которых имеет сечение, вдвое меньшее сечения стержня.
По способу сочленения стержней с ярмами различают стыковую и шихтованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 1.6).
Шихтованная конструкция магнитопроводов силовых трансформаторов – стержни и ярма собирают слоями в переплет. Обычно слой содержит 2-3 листа. В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов изготовляют из холоднокатаной электротехнической стали, у которой магнитные свойства вдоль направления прокатки листов лучше, чем поперек.
Недостатком магнитопроводов шихтованной конструкции является некоторая сложность сборки.
Стержни магнитопроводов во избежание распушения опрессовывают (скрепляют).
Во избежание возникновения разности потенциалов между металлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляционных промежутков, разделяющих эти части, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют.
О бмотки. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы (рейки, угловые шайбы и т.п.), обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность.
П о взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня), а снаружи- обмотку ВН (рис. 1.10, а).
Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и ВН и располагают на стержне в чередующемся порядке (рис. 1.10,6). Чередующиеся обмотки применяют весьма редко, лишь в некоторых трансформаторах специального назначения.
Концентрические обмотки в конструктивном отношении разделяют на несколько типов. Рассмотрим некоторые из них.
1.Цилиндрические однослойные или двухслойные обмотки из провода прямоугольного сечения (рис. 1.11, а) используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный ток до 800 А.
2.Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения. При этом витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис. 1.11, б). Для того чтобы все параллельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников.
3.Непрерывные обмотки (рис. 1.11, в) состоят из отдельных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и соединенных между собой без пайки, т.е. выполненных «непрерывно».
В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом (рис. 1.13). Трансформаторное масло, омывая обмотки 2 и 3 и магнитопровод , отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака 4 и трубы радиатора 5 отдает ее в окружающую среду.
Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами:
1) номинальное первичное линейное напряжение U1ном, В или кВ; 2) номинальное вторичное линейное напряжение U1ном (напряжение на выводах вторичной обмотки при отключенной нагрузке и номинальном первичном напряжении), В или кВ; 3) номинальные линейные токи в первичной I1ном и вторичной I2ном обмотках, А; 4) номинальная полная мощность Sном, кВ.А (для однофазного трансформатора Sном = U1ном I1ном, для трехфазного Sном =3 U1ном I1ном).
Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора
где Sном - номинальная мощность трехфазного трансформатора, кВ• А.
4 Решение типового примера
Пример 1.1. Номинальные значения первичного и вторичного напряжений однофазного трансформатора U1ном = 110 кВ, U2ном = 6,3 кВ, номинальный первичный ток I1ном=95,5А. Определить номинальную мощность трансформатора Sном и номинальный вторичный ток I2ном
Решение. Номинальная мощность трансформатора Sном = U1ном I1ном = 110•95,5= 10 500 кВ• А. Номинальный вторичный ток I2ном =Sном / U1ном = 10 500/6,3= 1666 А.
Таблица 1 – Данные задачи для домашней работы
| № | U1,В | Ix, А | Е2 В | Фм, Вб | φх |
|
|
|
|
|
|
|
Домашнее задание: [1], с.16-25.
Литература: 1. Кацман М.М. Электрические машины. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 475с.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Фронтальный опрос по теме 1.1.1.
Вариант 1
| 1)Бытовые трансформаторы на какой частоте сети работают? | А)50Гц |
| Б) 60Гц | |
| В) 45Гц | |
| 2)Для бытовых потребителей величина напряжения, сколько В? | А)220-240В, 50 Гц |
| Б)220-240В, 60 Гц | |
| В)220-240В, 55 Гц | |
| 3) Какими вторичная система переменного тока может отличаться от первичной , неверными параметрами? | А) Значениями напряжения и тока, формой кривой напряжения (тока), частотой |
| Б) Значениями напряжения и давлением, числом фаз | |
| В) Значениями температурой и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой | |
| 4)Трансформаторы электростанций, повышают повышение генераторов до каких величин? | А)35В, 110В |
| Б)220В, 110В | |
| В)35кВ, 110кВ | |
| 5)Для чего применяют измерительные трансфоматоры? | А)Для бытовых целей |
| Б)Для средств связи | |
| В)Для подключение измерительных приборов |
Фронтальный опрос по теме 1.1.1.
Вариант 2
| 1) Трансформаторы являются статическими преобразователями, чего? | А)Электроэнергии импульсных сигналов |
| Б) Электроэнергии переменного тока | |
| В) Электроэнергии постоянного тока | |
| 2) В местах потребления электроэнергии напряжение еще раз понижают посредством чего? | А) Трансформаторов до 12, 36 или 48 В |
| Б) Трансформаторов до 220, 380 или 660 В | |
| В) Трансформаторов до1000, 3000 или 6000 В | |
| 3) Где силовые трансформаторы наиболее применимы? | А) В электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии |
| Б) В сварочных установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии | |
| В) В импульсных установках, а также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии | |
| 4)Трансформаторы электростанций, повышают повышение генераторов до каких величин? | А)220кВ, 330кВ |
| Б)35В, 110В | |
| В)220В, 110В | |
| 5)Трансформаторы напряжения к какому виду относятся? | А)Импульсные |
| Б)Силовые | |
| В)Измерительные |
| 1) Статические преобразователи электроэнергии переменного тока, что это? | А)Компенсаторы |
| Б)Двигатели | |
| В) Трансформаторы | |
| 2) В местах распределения электроэнергии между потребителями устанавливают, что? | А) Понижающие трансформаторы |
| Б) Трансформаторы напряжения | |
| В) Трансформаторы тока | |
| 3) Что применяют для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока? | А) Трансформаторы силовые, сварочные, измерительные, импульсные, генераторы постоянного тока |
| Б) Трансформаторы силовые, сварочные, измерительные, импульсные, двигатели постоянного тока | |
| В)Трансформаторы силовые, сварочные, измерительные, импульсные | |
| 4) Трансформаторы специального назначения, какие? | А)Понижающие |
| Б)пик-трансформаторы, импульсные, умножители частоты | |
| В)Силовые | |
| 5)Трансформаторы тока к какому виду относятся? | А)Импульсные |
| Б)Силовые | |
| В)Измерительные |
Вариант 3
Фронтальный опрос по теме 1.1.1.
Вариант 4
| 1) Статические преобразователи электроэнергии постоянного тока, найти неверный ответ | А) Трансформаторы |
| Б) Компенсаторы | |
| В) Двигатели | |
| 2) При передаче электроэнергии мощностью 106 кВт на расстояние 1000 км какое напряжение используют? | А)Меньше 500 кВ |
| Б)500 кВ | |
| В)Больше 500 кВ | |
| 3) Число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота при трансформации изменяется? | А)Изменяется форма кривой |
| Б)Изменяется частота | |
| В) Остаются неизменными | |
| 4)Трансформаторы электростанций, повышают повышение генераторов до каких величин? | А)1000В, 660В |
| Б)500кВ, 750кВ | |
| В)380В, 3000В | |
| 5)Кому принадлежит первая идея создания трансформатора? | А)Яблочкову П.Н. |
| Б)М.Фарадей | |
| В)Н.Тесла |
Вариант 5
| 1)Трансформаторы являются статическими преобразователями, почему? | А)Выдают статическое напряжение |
| Б)Перемещаются в процессе работы | |
| В)Не перемещаются в процессе работы | |
| 2)От чего зависит величина напряжения в линии? | А) Чем больше протяженность линии электропередачи и чем выше эксплуатационные расходы по ее обслуживанию |
| Б) Чем больше протяженность линии электропередачи и чем меньше передаваемая по этой линии мощность | |
| В ) Чем больше протяженность линии электропередачи и чем больше передаваемая по этой линии мощность | |
| 3) От назначения трансформаторы разделяют на какие? | А) На силовые трансформаторы общего и трансформаторы специального назначения |
| Б) На силовые трансформаторы общего и трансформаторы бытового назначения | |
| В) На силовые трансформаторы общего и трансформаторы промышленного назначения | |
| 4) Трансформаторы специального назначения, какие? | А)Однофазные бытовые |
| Б)Повышающие | |
| В) трансформаторы для устройств автоматики | |
| 5)Кому и в каком году принадлежит первая идея создания трансформатора? | А)М.Фарадей 1851г. |
| Б)Н.Тесла 1932г. | |
| В) Яблочкову П.Н. 1878г. |
Вариант 6
| 1) Силовые трансформаторы конструкцию, принципиально отличаются от электрических машин чем? | А) Наличие вращающихся частей |
| Б)Отсутствие каких-либо вращающихся частей | |
| В)Периодическое отключение вращающихся частей | |
| 2) Высокое напряжение в генераторе возможно на электростанции? | А) Да, если после генератора напряжение подается на понижающий трансформатор |
| Б)Да, если после генератора напряжение подается на повышающий трансформатор | |
| В) Да, если после генератора напряжение подается на преобразователь частоты | |
| 3) Какими вторичная система переменного тока может отличаться от первичной , параметрами? | А) Значениями напряжения и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой |
| Б) Значениями напряжения и давлением, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой | |
| В) Значениями температурой и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой | |
| 4)Трансформаторы электростанций, повышают повышение генераторов до каких величин? | А)660В, 2000В |
| Б)35кВ, 750кВ | |
| В)220В, 1000В | |
| 5)Сварочные трансформаторы к какому виду относятся? | А)Специальные |
| Б)Силовые | |
| В)Измерительные |
Вариант 7
| 1) Принцип действия трансформатора основан на чем? | А) На явлении электромагнитной индукции |
| Б) на явлении магнитной индукции | |
| В) на явлении электрической индукции | |
| 2) Уменьшаются электрические потери в линии электропередачи за счет чего? | А) За счет низкого напряжения в линии на выходе трансформатора |
| Б) За счет высокого напряжения в линии на входе трансформатора | |
| В)За счет высокого напряжения в линии на выходе трансформатора | |
| 3) Что применяют для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока? | А)Магнитные усилители |
| Б)Трансформаторы | |
| В)Комплексные преобразователи | |
| 4) Трансформаторы специального назначения, какие? | А)Трехфазные |
| Б) печные и сварочные трансформаторы | |
| В)Однофазные | |
| 5)Трансформаторы являются какими устройствами, найти не правильный ответ? | А)Преобразователями напряжения при одинаковой частоте |
| Б) Преобразователями электроэнергии постоянного тока | |
| В) Преобразователями электроэнергии переменного тока |
| 1) Принцип действия трансформаторов и электрических машин, на чем основан? | А) на явлении электрической индукции |
| Б) на явлении магнитной индукции | |
| В) На явлении электромагнитной индукции | |
| 2)Почему на дальних расстояниях передача электроэнергии осуществляется при высоком напряжении? | А) Для увеличения напряжения в линии электропередач |
| Б) Для уменьшения электрических потерь в линии электропередач | |
| В)Для простоты обслуживания линии | |
| 3)Где применяются трансформаторы? | А) В металлургии, измерительной технике, сварочных устройствах, автоматики и связи |
| Б) В линиях электропередачи, измерительной технике, сварочных устройствах, машиностроении и шахтах | |
| В)В линиях электропередачи, измерительной технике, сварочных устройствах, автоматики и связи | |
| 4) Трансформаторы специального назначения, чем характеризуются? | А)Частота, напряжение на входе и выходе одинаковая |
| Б) Частота, напряжение на входе и выходе неодинаковая | |
| В) Напряжение на входе и выходе одинаковое | |
| 5)Кому принадлежит идея создания трехфазного трансформатора? | А)Попов М.П. |
| Б)Доливо-Добровольский М.О. | |
| В)Ленц Г.П. |
Фронтальный опрос по теме 1.1.1.
Вариант 9
| 1) Принципиально чем отличается трансформатор от электрических машин? | А) Работает на переменном токе |
| Б)Отсутствие каких-либо вращающихся частей у трансформатора | |
| В) Работает на постоянном токе | |
| 2) Передача электроэнергии осуществляется, при каком напряжении? | А) при высоком напряжении |
| Б) при низком напряжении | |
| В) при неизменном напряжении | |
| 3)Что преобразует трансформатор ? | А) Трансформатор преобразует величину переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения |
| Б) Трансформатор преобразует величину постоянного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения | |
| В) Трансформатор преобразует величину переменного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения | |
| 4) Трансформаторы специального назначения, какие? | А) Испытательные и измерительные трансформаторы |
| Б)Силовые промышленные | |
| В) Силовые бытовые | |
| 5)Трансформаторы являются какими устройствами? | А)Преобразователями частоты |
| Б) Преобразователями электроэнергии постоянного тока | |
| В) Преобразователями электроэнергии переменного тока |
Вариант 10
| 1) Какие основные элементы любой энергетической системы или установки? | А)Электрические машины и трансформаторы |
| Б)Преобразователи частоты и трансформаторы | |
| В) Импульсные преобразователи и трансформаторы | |
| 2)Трансформаторы широко применяются, где? | А) В системах нахождения и распределения электроэнергии |
| Б) В системах защиты и распределения электроэнергии | |
| В) В системах передачи и распределения электроэнергии | |
| 3)Какое число индуктивно связанных обмоток стоит в трансформаторе? | А) больше 100 |
| Б) 2 и более | |
| В) меньше 100 | |
| 4) Трансформаторы специального назначения характеризуются, чем? | А) Разнообразием рабочих свойств и конструктивным использованием |
| Б) Разнообразием режимов работ и конструктивным использованием | |
| В)Работают на постоянном токе | |
| 5)Кому принадлежит первая идея создания трансформатора и трехфазный трансформатор? | А) Герц, Доливо-Добровольский М.О. |
| Б)Ампер Б, Доливо-Добровольский М.О. | |
| В) Яблочкову П.Н., Доливо-Добровольский М.О. |
| №/№ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | А | А | В | В | В |
| 2 | Б | Б | А | А | В |
| 3 | В | А | В | Б | В |
| 4 | Б | Б | В | Б | А |
| 5 | В | В | А | В | В |
| 6 | Б | Б | А | Б | А |
| 7 | А | В | Б | Б | Б |
| 8 | В | Б | В | А | Б |
| 9 | Б | А | А | А | В |
| 10 | А | В | Б | А | В |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Тестовый опрос по теме 1.1.2
Вариант 1
| 1)Укажите одно из важнейших достоинств цепей переменного тока по сравнению с цепями постоянного тока | А)Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния |
| Б)Возможность преобразования электроэнергии в тепловую в механическую | |
| В)Возможность изменения напряжения и тока в цепи с помощью трансформатора | |
| 2)При каком напряжении целесообразно: а) передавать энергию б) потреблять энергию? | А)а) Высоком; б) низком |
| Б)а) Низком; б) высоком | |
| В)Это зависит от характера тока | |
| 3)Какой это трансформатор?
| А)Понижающий |
| Б)Специальный | |
| В)Повышающий | |
| 4)Где применяют трансформаторы? | А)В линиях электропередачи |
| Б)В автоматике и измерительной технике | |
| В)Во всех перечисленных и многих других областях техники | |
| 5)Какие трансформаторы используют для питания электроэнергией жилых помещений? | А)Силовые |
| Б)Измерительные | |
| В)Специальные |
Тестовый опрос по теме 1.1.2
Вариант 2
|
1)Какие трансформаторы изображены на рисунках?
| А)а) и. б) Стержневого типа |
| Б)а) Стержневого типа б) Броневого типа | |
| В) а) Броневого типа б) стержневого типа | |
| 2)Почему магнитопроводы высокочастотных трансформаторов прессуют из ферромагнитного порошка? | А)Для упрощения технологии изготовления |
| Б)Для увеличения магнитной проницаемости | |
| В)Для уменьшения тепловых потерь | |
| 3)Какая из обмоток — обмотка низшего напряжения?
| А)Обмотка 1 |
| Б)Обмотка 2 | |
| В)Обмотка 1 и 2 | |
| 4)Почему допустимая плотность тока в обмотках трансформатора с масляным охлаждением, составляющая 2-4 А/мм2, примерно в 2 раза выше, чем в сухих трансформаторах?
| А)Надежнее изоляция |
| Б)Лучше условия охлаждения | |
| В)Это нужно дл снижения потерь в линии электропередачи | |
| 5)Можно ли расширитель трансформатора полностью залить маслом? | А)Можно |
| Б)Нельзя | |
| В)Коэффициент трансформации должен быть больше 1 |
Тестовый опрос по теме 1.1.2
Вариант 3
| 1)Будет ли протекать переменный ток через обмотку катушки, если потери в магнитопроводе равны нулю? | А)Будет |
| Б)Не будет | |
| В)Останется постоянным | |
| 2)Какое уравнение связывает магнитный поток в магнитопроводе с мгновенным значением ЭДС в обмотке? | А)E=Em.sin. ωt |
| Б)dФ= -( Em/ ω). sin ωt | |
| В)π2 ~3ω/(2ln2 ω ) | |
| 3)Найти интеграл ∫sin ωt dt | А)(1/ω) cos .ωt |
| Б) -(1/ω) cos . ωt | |
| В)-(1/ω) cos .ωt+A | |
| 4)Определить амплитудное значение магнитного потока, если Ф= 0,01 cos ωt | А)0.01Вб |
| Б)Для решения задачи недостаточно данных | |
| В)0.001Вб | |
| 5)Рассчитать ЭДС, если f=100/2π.с-1: ω=100√2 рад/с; Фт = 0,01 В.с | А)Е=4,44 В |
| Б)Е=44,4 В | |
| В)Е=100 В |
| 1)На каком законе основан принцип действия трансформатора? | А)На законе Ампера |
| Б)На законе электромагнитной индукции | |
| В)На принципе Ленца | |
| 2)Чему равно отношение действующих и мгновенных значений ЭДС первичной и вторичной обмоток трансфор матора ? | А)Отношению чисел витков обмоток |
| Б)Приближенно отношению чисел витков обмоток | |
| В)Отношению чисел витков обмоток | |
| 3)Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки превышать: а) ЭДС первичной обмотки; б) ЭДС вторичной обмотки? | А)Может |
| Б)Не может | |
| В)а) Может; б) не может | |
| Г)а) Не может; б) может | |
| 4)Чему равно отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток? | А)Отношению чисел витков обмоток |
| Б)Приближенно отношению чисел витков обмоток | |
| В)Относительное число обмоток первичной и вторичной обмоток | |
| 5)Определить приближенное значение коэффициента трансформации, если U1=200В, Р=1кВт, I2=0.5A | А)Для решения задачи недостаточно данных |
| Б)k≈10 | |
| В)k≈0.1 |
Вариант 4
Тестовый опрос по теме 1.1.2
Вариант 5
| 1)На чём основана работа трансформатора? | А)Закон электромагнитной индукции |
| Б)Закон Полного тока | |
| В)Закон Ома и Кирхгофа | |
| 2)U1=200В, U2=36B
| А)Специальный трансформатор |
| Б)Понижающий трансформатор | |
| В) Повышающий трансформатор | |
| 3)Однофазные трансформаторы когут работать от сети постоянного тока | А)Нет |
| Б)Да | |
| В)Работают при определенных условиях | |
| 4)Какой ток создает в мвгнитопроводе переменный магнитный поток Ф? | А)Переменный ток |
| Б)Постоянный ток | |
| В)Переменный и постоянный ток | |
| 5)Коэффициент трансформации К, как опреднелить? | А)ω1/ω2 |
| Б)P1/P2 | |
| В)E2/E1 |
Вариант 6
| 1)На каком законе основан принцип действия трансформатора? | А)На законе Ампера |
| Б)На законе электромагнитной индукции | |
| В)На принципе Ленца | |
| 2)Рассчитать ЭДС, если f=100/2π.с-1: ω=100√2 рад/с; Фт = 0,01 В.с | А)Е=4,44 В |
| Б)Е=44,4 В | |
| В)Е=100 В | |
| 3)Какая из обмоток обмотка низшего напряжения?
| А)Обмотка 1 |
| Б)Обмотка 2 | |
| В)Обмотка 1 и 2 | |
| 4)Какие трансформаторы используют для питания электроэнергией жилых помещений? | А)Силовые |
| Б)Измерительные | |
| В)Специальные | |
| 5)Чему равно отношение действующих и мгновенных значений ЭДС первичной и вторичной обмоток трансфор матора ? | А)Отношению чисел витков обмоток |
| Б)Приближенно отношению чисел витков обмоток | |
| В)Отношению чисел витков обмоток |
Вариант 7
| 1)Какой ток создает в мвгнитопроводе переменный магнитный поток Ф? | А)Переменный ток |
| Б)Постоянный ток | |
| В)Переменный и постоянный ток | |
| 2)Почему магнитопроводы высокочастотных трансформаторов прессуют из ферромагнитного порошка? | А)Для упрощения технологии изготовления |
| Б)Для увеличения магнитной проницаемости | |
| В)Для уменьшения тепловых потерь | |
| 3)Найти интеграл ∫sin ωt dt | А)(1/ω) cos .ωt |
| Б) -(1/ω) cos . ωt | |
| В)-(1/ω) cos .ωt+A | |
| 4)Где применяют трансформаторы? | А)В линиях электропередачи |
| Б)В автоматике и измерительной технике | |
| В)Во всех перечисленных и многих других областях техники | |
| 5)Определить приближенное значение коэффициента трансформации, если U1=200В, Р=1кВт, I2=0.5A | А)Для решения задачи недостаточно данных |
| Б)k≈10 | |
| В)k≈0.1 |
Вариант 8
| 1)Однофазные трансформаторы когут работать от сети постоянного тока | А)Нет |
| Б)Да | |
| В)Работают при определенных условиях | |
| 2)Чему равно отношение действующих и мгновенных значений ЭДС первичной и вторичной обмоток трансфор матора ? | А)Отношению чисел витков обмоток |
| Б)Приближенно отношению чисел витков обмоток | |
| В)Отношению чисел витков обмоток | |
| 3)Какой это трансформатор?
| А)Понижающий |
| Б)Специальный | |
| В)Повышающий | |
| 4)Определить амплитудное значение магнитного потока, если Ф= 0,01 cos ωt | А)0.01Вб |
| Б)Для решения задачи недостаточно данных | |
| В)0.001Вб | |
| 5)Какие трансформаторы изображены на рисунках?
| А)а) и. б) Стержневого типа |
| Б)а) Стержневого типа б) Броневого типа | |
| В) а) Броневого типа б) стержневого типа |
Тестовый опрос по теме 1.1.2
Вариант 9
| 1)U1=200В, U2=36B
| А)Специальный трансформатор |
| Б)Понижающий трансформатор | |
| В) Повышающий трансформатор | |
| 2)Какое уравнение связывает магнитный поток в магнитопроводе с мгновенным значением ЭДС в обмотке? | А)E=Em.sin. ωt |
| Б)dФ= -( Em/ ω). sin ωt | |
| В)π2 ~3ω/(2ln2 ω ) | |
| 3)Однофазные трансформаторы могут работать от сети постоянного тока? | А)Нет |
| Б)Да | |
| В)Работают при определенных условиях | |
| 4)Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки превышать: а) ЭДС первичной обмотки; б) ЭДС вторичной обмотки? | А)Может |
| Б)Не может | |
| В)а) Может; б) не может | |
| 5)Какие трансформаторы изображены на рисунках?
| А)а) и. б) Стержневого типа |
| Б)а) Стержневого типа б) Броневого типа | |
| В) а) Броневого типа б)стержневого типа |
Вариант 10
| 1)Определить приближенное значение коэффициента трансформации, если U1=200В, Р=1кВт, I2=0.5A | А)Для решения задачи недостаточно данных |
| Б)k≈10 | |
| В)k≈0.1 | |
| 2)Определить амплитудное значение магнитного потока, если Ф= 0,01 cos ωt | А)0.01Вб |
| Б)Для решения задачи недостаточно данных | |
| В)0.001Вб | |
| 3)Коэффициент трансформации К, как определить? | А)ω1/ω2 |
| Б)P1/P2 | |
| В)E2/E1 | |
| 4)Какой это трансформатор?
| А)Понижающий |
| Б)Специальный | |
| В)Повышающий | |
| 5)Можно ли расширитель трансформатора полностью залить маслом? | А)Можно |
| Б)Нельзя | |
| В)Коэффициент трансформации должен быть больше 1 |
Таблица 1.2 - Правильные ответы к тестовому опросу по теме 1.1.2
| №/№ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | В | А | В | В | А |
| 2 | Б | В | Б | Б | Б |
| 3 | А | Б | Б | А | В |
| 4 | Б | А | В | Б | Б |
| 5 | А | Б | А | А | А |
| 6 | Б | В | Б | А | А |
| 7 | А | В | Б | В | Б |
| 8 | А | А | В | А | Б |
| 9 | Б | Б | А | В | Б |
| 10 | Б | А | А | В | Б |
З
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
адача 1. На рисунке 1 показана векторная диаграмма однофазного трансформатора при холостом ходе. На основании данных диаграммы и приведенных в (таблице 1) вариантов, определить: 1) коэффициент трансформации К; 2) потери в стали Рст пренебрегая потерями на нагревание первичной обмотки; 3) числа витков обеих обмоток при частоте тока питающей сети f=50 Гц. Принять ток холостого хода составляющим 5% от номинального первичного тока, найти номинальные токи в обмотках Іном1 и Iном2 и номинальную мощность трансформатора Sном.Почему основной магнитный поток в магнитопроводе трансформатора остается неизменным при любой нагрузке ? Выполнение какого условия необходимо для соблюдения такого постоянства истока?
Указания 1. Потери в стали практически равны потерям холостого хода: Рст=U1.Ix.cosφx. Указания 2.Число витков обмоток определяют из формул для Е1 и Е2 , причем при холостом ходе Е1≈U1 ;
Е2 =Uном2. Указания 3. Номинальная мощность трансформатора Sном= Uном2 . Іном1, где Iном2=К .Іном1.
Таблица 1 – Данные задачи для домашней работы
| № | U1,В | Ix, А | Е2 В | Фм, Вб | φх |
| 1 | 500 | 0,15 | 36 | 0,002 | 85 |
| 2 | 380 | 0,2 | 220 | 0,0015 | 80 |
| 3 | 220 | 0,5 | 500 | 0,008 | 86 |
| 4 | 127 | 0,1 | 12 | 0,0012 | 78 |
| 5 | 660 | 0,18 | 24 | 0,0018 | 75 |
| 6 | 500 | 0,12 | 24 | 0,0016 | 83 |
| 7 | 380 | 0,25 | 127 | 0,0025 | 84 |
| 8 | 220 | 0,3 | 380 | 0,002 | 77 |
| 9 | 127 | 0,16 | 24 | 0,001 | 75 |
| 10 | 660 | 0,22 | 36 | 0,002 | 82 |
| 11 | 500 | 0,165 | 36 | 0,007 | 80 |
| 12 | 380 | 0,22 | 220 | 0,020 | 75 |
| 13 | 220 | 0,55 | 500 | 0,013 | 81 |
| 14 | 127 | 0,11 | 12 | 0,0017 | 73 |
| 15 | 660 | 0,198 | 24 | 0,0023 | 70 |
| 16 | 500 | 0,132 | 24 | 0,0021 | 78 |
| 17 | 380 | 0,275 | 127 | 0,0030 | 79 |
| 18 | 220 | 0,272 | 380 | 0,007 | 72 |
| 19 | 127 | 0,176 | 24 | 0,006 | 70 |
| 20 | 660 | 0,242 | 36 | 0,007 | 77 |
Рисунок 1 - Векторная диаграмма однофазного трансформатора
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
