Электромагнитные устройства

4.1 Назначение трансформаторов:

Трансформатор – статический электромагнитный преобразователь переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Т может быть однофазными и трехфазным, двухобмоточным и многообмоточным.

Классический Т – двухобмоточный.

Устройство однофазных и трёхфазных трансформаторов:

Содержит замкнутый ферромагнитный сердечник из тонких изолированных друг от друга листов эл. Тех. стали и двух обмоток охватывающих сердечники расположенных одна поверх другой.

В промышленности применяются трехфазные трансформаторы содержащие трехстержневой сердечник.(На каждом стержне две обмотки ОНН и ОВН. Обмотки соединены между собой треугольником или звездой)

1- обмотка высшего напряжения.

2- Обмотка низшего напряжения

3- Замкнутый ферромагнитный сердечник из листовой стали

4- Изоляционный канал между обмотками.

Принцип действия двухобмоточного трансформатора:

Сердечник состоит из стержня. Трехфазный трансформатор содержит три одинаковых стержня, соединенных с торцем ярмами. На каждом стержне как и в однофазном трансформаторе размещены одна поверх другой две обмотки, которые соединяются между собой либо звездой, либо треугольником.

Принцип действия:

Каждый стержень с обмотками, по существу, представляет собой 1фазный трансформатор. Обмотка, которая подключена к источнику питания называется первичной. Для первичной обмотки вводим индекс 1. Обмотка, к которой подключены приемники электроэнергии, называют вторичной. Индекс – 2.

Первичная обмотка подключена к источнику синусоидального тока с , а ко вторичной обмотке подключен приемник с .

Напряжение создает в первичной обмотке ток , который создает МДС , которая создает магнитный поток

Магнитный поток индуцирует в обеих обмотках ЭДС в соответствии с законом электромагнитной индукции.

ЭДС вторичной обмотки создает в обмотке и приемнике ток и МДС , которая воздействует на магнитный поток, т. е. магнитный поток создается совместным действием токов обеих обмоток.

воздействует на ток

Таким образом в трансформаторе имеются две обратные связи: от МДС по току и от к току .

Трансформатор является преобразователем тока, напряжения и сопротивления.

Преобразователь напряжения и тока:

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС, индуцируемые переменным магнитным потоком в обмотках, пропорциональны количеству витков и скорости магнитного потока.

Согласно второму закону Кирхгофа для идеального трансформатора:

Отношение напряжений и ЭДС

- коэффициент трансформации.

Трансформатор – преобразователь напряжения, тока, сопротивления:

Т.о. трансформатор является масштабным преобразователем напряжения, т. е. изменяет напряжение по амплитуде пропорционально количеству витков , не изменяя при этом формы кривой напряжения.

Изменяя количество витков вторичной обмотки можно получить, либо понижающий трансформатор, либо повышающий.

Если , то - трансформатор повышающий

Если , то - трансформатор понижающий

Согласно закону полного тока для идеального трансформатора в соответствии с электромагнитной схемой

, где Н – напряженность магнитного поля в сердечнике

l – длина средней линии сердечника

В идеальном трансформаторе Н=0

Т. о. трансформатор является масштабным преобразователем тока.

Любое изменение тока в приемнике (соответственно и во вторичной обмотке) вызывает пропорционально изменение тока в первичной обмотке и соответственно изменение тока в источнике питания трансформатора.

Мгновенная и полная мощности при преобразовании U и I остаются неизменными

, т.е.

или , т.е.

Т.е. полная мощность любой из обмоток является полной мощностью трансформатора.

Она указывается в паспорте трансформатора.

Преобразование сопротивления:

Полная мощность энергии, потребляемая приемником

Полная мощность энергии, потребляемая первичной обмоткой трансформатора от источника питания

, где - полное сопротивление приемника, воспринимаемое источником питания.

Т.к.

Отсюда

Т.о. трансформатор «изменяет» сопротивление приемника пропорционально квадрату коэффициента трансформации.

4.2 Назначение:

Датчиком или измерительным преобразователем называют элемент измерительной контролирующей, регулирующей или управляющей системы; преобразующий контролируемую (часто не электрическую величину) в эл. сигнал удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации а так же для воздействия на управляемые процессы.

Датчики применяют в системах автоматического контроля регулирования и управления металлорежущих станках и промышленных работах в качестве источников информации об объектах исследования: в качестве датчиков технологических параметров, датчиков контроля и диагностирования процессов обработки, состояния инструмента и механизмов станка, датчиков обратной связи, эл.проводов и др.

Устройство, принцип действия одинарного и дифференциального индуктивных и индукционного датчиков:

Одинарный индуктивный датчик – преобразует не эл. величину в эл. в величину – индуктивность. Датчик содержит ферромагнитный сердечник, обмотки выполненную из медного изолированного провода и якорь. С якорем связывают контролируемый объект, положение этого объекта определяет положение якоря.

Если пренебречь магнитным сопротивлением ферромагнитных участков то индуктивность обмотки датчиков: т.е. индуктивность обмотки прямопропорциональна при постоянном зазоре. Площадь поперечного зазора и обратно пропорциональна при постоянной площади длине воздушного зазора.

Т.о. для изменения индуктивности можно изменять либо длину зазора при постоянной площади или изменять площадь при постоянном зазоре:

1. S=const; δ=war

2. δ=const; S=war

Действующее значение тока в приемнике из законов Ома:

Активное сопротивление обмотки R, зависимость индуктивности , для датчиков 1-го типа имеет следующий вид;

Для датчиков второго типа, эти зависимости симметричны:

Основные недостатки одинарных датчиков:

1. наличие тока х.х. – что уменьшает чувствительность;
2. на якорь постепенно действует эл.маг. сила стремящееся притянуть якорь, эта сила воздействует на контролируемый объект.

Эти недостатки отсутствуют в дифференциальном датчике, который содержит 2-а сердечника с обмотками.

При нейтральном положении якоря когда δ₁=δ₂ индуктивность обмоток равны между собой L₁=L₂ и ток в приемнике I_П=0. Эл.маг. силы действующие на якорь со стороны обоих сердечников так же уравновешены. При перемещении якоря влево или вправо под действием контролируемого объекта индуктивность одной обмотки увеличивается, в другой появляется и увеличивается ток в обмотке. Чем больше перемещение тем больше ток.

Дата добавления: 2014-01-06