ĆWICZENIE 1.
Prądnice
Zasada wytwarzania napięcia sinusoidalnie zmiennego w prądnicach:
Uzwojenie wirnika zasila się napięciem stałym. Źródłem napięcia stałego najczęściej jest wzbudnica - prądnica bocznikowa prądu stałego, ale również komutator, źródło napięcia zmiennego z prostownikiem.
Równocześnie wirnik jest napędzany najczęściej za pomocą turbiny parowej, wodnej lub za pomocą silnika spalinowego.
Jeśli zasilimy napięcie wirnika stałym napięciem to powstaje pole magnetyczne. Jeżeli będziemy napędzać to pole magnetyczne będzie wirować. Wirujące pole magnetyczne przecina uzwojenie stojana, indukuje w nim siłę elektromotoryczną. Ponieważ uzwojenia stojana przesunięte są względem siebie w przestrzeni o 2/3π rad. To również indukowane w tych uzwojeniach siły elektromotoryczne przesunięte są w fazie o 2/3 πrad.
Prądnica synchroniczna trójfazowa- budowa, schemat układu połączeń, zasada działania:
Praca prądnicy synchronicznej polega na wzbudzaniu SEM w przewodniku, względem którego przemieszcza się pole magnetyczne.
Budowa prądnicy synchronicznej trójfazowej:
-nieruchomy stojan
-ruchomy wirnik
Stojan wykonany jest z pakietu blach wzajemnie od siebie odizolowanych, umieszczonych w obudowie żeliwnej lub staliwnej. Na obwodzie wewnętrznym wycięte są rowki, w których umieszczone są zwoje stojana.
Wirnik wykonany jest z blach wzajemnie od siebie odizolowanych. Na jego zewnętrznym obwodzie wycięte są rowki, w których umieszczone jest uzwojenie wirnika.
Uzwojenie wirnika zasila się napięciem stałym. Źródłem napięcia stałego najczęściej jest wzbudnica - prądnica bocznikowa prądu stałego, ale również komutator, źródło napięcia zmiennego z prostownikiem.
Równocześnie wirnik jest napędzany najczęściej za pomocą turbiny parowej, wodnej lub za pomocą silnika spalinowego.
Transformatory
Transformator energetyczny jednofazowy:
Transformator jest to urządzenie elektryczne do przetwarzania prądu przemiennego o określonym napięciu na inne napięcie, bez zmiany częstotliwości.
BUDOWA: Transformator jednofazowy zbudowany jest z rdzenia stalowego oraz dwóch uzwojeń : pierwotnego i wtórnego. Rdzeń transformatora wykonany jest z blach z dodatkiem krzemu, izolowanych wzajemnie od siebie. Rdzeń transformatora wykonany jest w postaci zamkniętego obwodu magnetycznego o różnym kształcie. Najczęściej stosowane są rdzenie słupowe lub płaszczowe. Rdzenie słupowe stosuje się głównie w transformatorach energetycznych, a płaszczowe w małych transformatorach radiowych.
Na rdzeniu umieszczone są cewki uzwojenia napięcia górnego i dolnego. Uzwojenia te wykonane są z drutu miedzianego lub aluminiowego w izolacji z emalii lub bawełny.
Pod względem sposobu wykonania uzwojeń, uzwojenia dzielimy na cylindryczne i krążkowe. Uzwojenie cylindryczne składa się z dwóch cylindrów na każdym słupie: uzwojenia górnego i dolnego napięcia. W układzie uzwojenia krążkowego na słup nałożone są na przemian cewki
dolnego i górnego napięcia.
ZASADA DZIAŁANIA: Zasada działania transformatora opiera się na wykorzystaniu zjawiska indukcyjności wzajemnej, polegającego na wytwarzaniu siły elektromotorycznej w uzwojeniu znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym wytworzonym przez inne uzwojenie. Po przyłączeniu transformatora do sieci przez uzwojenie pierwotne Z1 płynie prąd przemienny I1, który wytwarza w rdzeniu zmienny strumień magnetyczny o przebiegu sinusoidalnym. Dzięki dobrym właściwościom magnetycznym rdzenia strumień prawie w całości przenika uzwojenie wtórne o zwojach Z2. W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM E2 określana wzorem: E2=4,44 Z2 f
Stan jałowy pracy transformatora istnieje wówczas, gdy uzwojenie pierwotne jest połączone do źródła zasilania, a drugie nie jest obciążone.
Stan obciążenia jest to stan, kiedy uzwojenie pierwotne jest zasilane ze źródła, a uzwojenie wtórne jest obciążane.
Stan zwarcia to stan kiedy zasilamy uzwojenie pierwotne, a uzwojenie wtórne zwieramy.
Moc znamionowa to moc pozorna wydawana na uzwojeniu wtórnym transformatora.
Napięcie zwarcia to wartość napięcia, przy której w uzwojeniach płyną prądy znamionowe.
Sprawność transformatora to stosunek mocy czynnej, wydzielonej na uzwojeniu wtórnym do mocy czynnej pobieranej przez uzwojenie pierwotne.
Sprawność transformatorów przy obciążeniu znamionowym wynosi 0,95 - 0,99. Transformator zwykle jest tak skonstruowany, aby największa sprawność występowała przy obciążeniu wynoszącym 75% obciążenia znamionowego.
Transformator energetyczny trójfazowy:
BUDOWA: Transformator trójfazowy zbudowany jest z rdzenia o trzech słupach połączonych wspólnym jarzmem. Na każdym słupie ułożone są cewki uzwojenia pierwotnego i wtórnego.
Rdzeń z uzwojeniami umieszczony jest w kadzi wypełnionej olejem mineralnym, który chłodzi i izoluje części będące pod napięciem obudowy transformatora. W celu zapewnienia dokładnego wypełnienia kadzi transformatora olejem, zastosowany jest zbiornik rezerwowy umieszczony nad kadzią, zwany konserwatorem. W czasie pracy transformatora objętość oleju zwiększa się wskutek wzrostu jego temperatury. W celu lepszego odprowadzenia ciepła od uzwojeń, ściany kadzi wykonane są z blachy falistej. W pokrywie kadzi umieszczone są izolatory przepustowe. Możliwe jest uzyskanie napięcia fazowego 220 V i międzyfazowego 380 V. Transformatory trójfazowe mogą być połączone w układy trójkąt - trójkąt, gwiazda - zygzak, zygzak - zygzak.