Maszyny elektryczne: transformatory, prądnice, silniki - rodzaje, podział i charakterystyka.

Podział maszyn elektrycznych:

• Transformatory - energia prądu przemiennego jest zamieniana w energię prądu przemiennego o innych parametrach. 
• Prądnice – energia mechaniczna jest zamieniana w energię elektryczną.
• Silniki elektryczne – energia elektryczna jest zamieniana w energię mechaniczną.

Prądnice i silniki można podzielić na maszyny: 

• prądu stałego
• prądu przemiennego

Maszyny prądu przemiennego: 

• transformatory 
• maszyny indukcyjne (asynchroniczne) 
• maszyny synchroniczne 

Maszyny prądu stałego: 

• szeregowe 
• bocznikowe 
• obcowzbudne 
• z magnesami trwałymi

Elementy maszyn wirujących: 

• Magneśnica (składa się z elektromagnesów lub magnesów stałych, stanowi źródło pola magnetycznego). 
• Twornik (jest w nim wytwarzana SEM (prądnica) lub siły elektrodynamiczne (silnik). 

Część maszyny nieruchomą nazywamy stojanem, a wirującą – wirnikiem.

Każdą maszynę charakteryzują: 

• napięcie znamionowe 
• prąd znamionowy 
• współczynnik mocy (maszyny prądu przemiennego) 
• częstotliwość znamionowa (maszyny prądu przemiennego) 
• moc znamionowa 
• sprawność 
• prędkość obrotowa 
• masa

Transformatory

Transformatory służą do zwiększania lub obniżania napięcia i prądu; składają się z: 

• uzwojenia pierwotnego (dolnego napięcia) – cewki o liczbie zwojów N_DN (N₁), 
• uzwojenia (lub kilku uzwojeń)  wtórnego (górnego napięcia) n- cewki o liczbie zwojów N_GN (N₂), 
• rdzenia wykonanego z pakietowanych blach, na którym nawinięte są uzwojenia.

Rys. 1. Budowa (a) i schemat (b) transformatora jednofazowego

W transformatorze energia jest przenoszona między uzwojeniami w oparciu o elektromagnetyczne oddziaływanie sprzężonych ze sobą magnetycznie uzwojeń.

Stosunek liczby zwojów transformatora określa przekładnia zwojowa n_z: 

n_z = N_GN / N_DN

Zależności między prądami i napięciami strony pierwotnej i wtórnej określa przekładnia napięciowa K: 

K = U₁/U₂ = E₁/E₂ = N₁/N₂ = n_z

Moc po obu stronach transformatora jest taka sama i wynosi: 

S = U₁I₁ = U₂I₂

Transformator może pracować w jednym ze stanów: 

• jałowym
• obciążenia 
• zwarcia 

Transformatory cechuje wysoka sprawność energetyczna, często nie przekraczająca 1% mocy znamionowej.

Rys. 2. Transformatory trójfazowe

Rys. 3. Metody połączenia uzwojeń transformatora trójfazowego: a) gwiazda b) trójkąt c) zygzak

Podstawowe typy transformatorów: 

• energetyczne 
• jednofazowe 
• autotransformatory 
• przekładniki prądowe i napięciowe 
• transformatory bezpieczeństwa (U2 = 24V)
• transformatory separacyjne (1:1)    

Rys. 4. Autotransformator