(495)510-98-15
Меню
Главная »  Трансформаторы в электрических машинах 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60


числом витков wi. Вторичной обмоткой является часть первичной д-X с числом витков w2. Пренебрегая падением напряжения в сопротивлениях первичной обмотки от тока х.х., мы можем определить напряжения первичной и вторичной обмоток: UiEi~ = 4,44ayi/<£; U2=E2=4,44w2fO.

Отношение напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе называется коэффициентом трансформации автотрансформатора, т. е.

Ui/U2=Wi/w2=k.

Если вторичную обмотку автотрансформатора замкнуть на ка* кой-либо приемник энергии, то во вторичной цепи потечет ток. Пренебрегая потерями энергии в автотрансформаторе, мощность, потребляемую автотрансформатором из сети, можно принять равной мощности, отдаваемой во вторичную сеть: P=UiIi = U2I2. Откуда Ii/Iz=w2lwl = = Ilk.

Таким образом, основные соотношения

трансформатора остаются без изменения в

r , г Рис. 16.1. Принципи-

автотрансформаторах. альная схема понижа-

Из условия постоянства магнитного по- ющего автотрансфор-тока при неизменном напряжении сети Ux матора

мы можем записать уравнение равновесия намагничивающих сил автотрансформатора: tiWi + t2w2=i0Wi.

По части обмотки а-X с числом витков w2 протекает ток 1\2, равный геометрической сумме токов первичной и' вторичной цепи:

/l2 = /l+/2.

Если пренебречь током х.х. за малостью, то можно считать, что токи /г и 12 сдвинуты по фазе на 180°, и их геометрическая сумма равна арифметической разности, т. е. h2=I2-Ii=l2(\-\/k). В понижающем автотрансформаторе ток 1Х2 совпадает по направлению с током /2, в повышающем - направлен противоположно.

Конструктивно автотрансформатор отличается от обычного трансформатора только электрическим соединением между обмотками. Его преимуществом перед трансформатором той же полезной мощности является меньший расход активных материалов (меди и стали), потери энергии и изменение напряжения при изменениях нагрузки, высокий к. п. д. Вес меди автотрансформатора примерно в k/(k-1) раз меньше веса трансформатора при одинаковых плотностях тока. Это объясняется тем, что у трансформатора на сердечнике имеется две обмотки - первичная с числом витков Wi, поперечное сечение провода которой рассчитано на ток h, и вторичная с числом витков w2, поперечное сечение провода которой рассчитано на ток 12. У автотрансформатора также две обмотки, но одна из них (часть А-а) имеет число витков (wy-w2) из провода, поперечное сечение которого рассчитано на ток /ь а другая (часть а-X) имеет число витков w2 и сечение ее провода рассчитано на разность токов I2-Ii=h2. Поперечное сечение и масса стали



магнитопровода автотрансформатора также меньше сечення и массы стали магнитопровода трансформатора. Это объясняется тем, что в трансформаторе энергия из первичной сети во вторичную передается магнитным путем вследствие электромагнитной связи между обмотками. В автотрансформаторе энергия из первичной сети во вторичную частично передается за счет электрического оединения первичной и вторичной сети, т. е. электрическим путем.

В процессе передачи этой части энергии магнитный поток не участвует, поэтому электро магнитная мощность у автотрансформатора меньше, гем у трансформатора. При активной нагрузке полезная мощность автотрансформатора: P2 = U2h- Имея в виду, что /2= -h + hb получим /32=LVl + LVl2=:£W-f-

+ Psm, где Р3ц - мощность, передаваемая за счет электрической связи; Рэк - электромагнитная мощность автотрансформатора, определяющая необходимый магнитный поток, сечение и массу стали магнитопровода. Эта мощность является расчетной или габаритной мощностью автотрансформатора.

Достоинства автотрансформаторов будут выражены тем больше, чем ближе коэффициент трансформации к единице. Поэтому автотрансформаторы применяют при небольших коэффициентах трансформации (k=\-2).

Недостатки автотрансформаторов перед трансформаторами: малое сопротивление короткого замыкания, что обусловливает большую кратность тока к. з., возможность попадания ВН в сеть НН за счет электрической связи между этими сетями. Наличие электрической связи между сетью источника и приемника энергии делает невозможным применение автотрансформатора в случае, когда приемник энергии имеет заземленный полюс (в выпрямительных устройствах).

Очень часто автотрансформаторы применяют в установках высокого и низкого напряжения в случаях, когда возникает необходимость изменения напряжения на каком-либо участке сети в небольших пределах (до 50-100%). Применение обычных трансформаторов в этом случае нецелесообразно по экономическим соображениям. Включение двухобмоточного трансформатора по автотрансформаторной схеме (рис. 16.2) дает возможность повысить или понизить напряжение в сети. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети с напряжением £/ь а вторичная с напряжением £/2 - последовательно в сеть с тем, чтобы напряжение этой обмотки добавлялось к напряжению Ui и в сумме с ним создавало требуемое напряжение на выходе. При этом изоляция


Рис. 16.2. Схема включения двухобмоточного трансформатора по автотрансформаторной схеме



вторичной обмотки должна быть рассчитана на выходное напряжение V, а не на напряжение U2, как в обычном трансформаторе. Полезная или проходная мощность автотрансформатора /г(/,= = (Ui + U2)h, тогда как расчетная или габаритная мощность равна U2I2, т. е. расчетная мощность значительно меньше полезной.

Возможно выполнение четырех схем включения автотрансформатора, из которых две (рис. 16.2, а и б) применяются для повышения напряжения в сети (U>U) и две (рис. 16.2, в и г)-для понижения. В последних двух схемах первичная обмотка имеет противоположное включение по сравнению со схемами, изображенными на рис. 16.2, а и б. Следовательно, вторичное напряжение U2 изменяет свою фазу, т. е. окажется направленным встречно приложенному напряжению U\, так что напряжение на выходе V понижается.

Автотрансформаторы применяют для связи высоковольтных сетей с близкими по величине напряжениями, например 154 и 220 кВ, 220 и 400 кВ, для пуска синхронных и асинхронных двигателей переменного тока. В трехфазных сетях применяют трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых могут быть соединены в треугольник или звезду, последние наиболее распространены. В этом случае нулевую точку либо заземляют, либо присоединяют к нейтральному проводу.

§ 16.2. Трехобмоточные трансформаторы

Если необходимо получить не одно напряжение, то вместо требующихся для этого нескольких отдельных двухобмоточных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации может быть использован один многообмоточный. Это позволяет упростить и удешевить трансформаторную подстанцию.

Процессы, происходящие в двухобмоточном трансформаторе, можно обобщить и вывести общие уравнения, описывающие процессы, происходящие в многообмоточном. Пусть трансформатор имеет и обмоток. Для такого я-обмоточного трансформатора справедливы уравнения равновесия э. д. с. и уравнение равновесия н.с. Обозначим через I\, h, - , In токи, протекающие в обмотках трансформатора, а через W\, w2,..., wn числа витков соответствующих обмоток. Согласно закону магнитного равновесия

/ уЩ + 12Щ -f J3w3 + .. - + Kwn= Jo u

т. е. сумма н.с. всех обмоток равна н.с. холостого хода. Намагничивающая сила первичной обмотки создает магнитный поток в магнитопроводе и компенсирует размагничивающее действие токов всех остальных обмоток.

Рассмотрим трехобмоточные трансформаторы, имеющие широкое распространение. Опыт холостого хода трехобмоточного трансформатора, когда обе вторичные обмотки разомкнуты, ничем не отличается от опыта холостого хода обычного двухобмоточного



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.