Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Электротехника Автотрансформаторы
просмотров - 583

Автотрансформатор — это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется еще и электрическая связь. Обмотки обычного трансформатора можно включить по схеме автотрансформатора, для чего выход X обмотки wax соединяют с выводом а обмотки wax (рис. 3.2). В случае если выводы Ах подключить к сети, а к выводам ах подключить нагрузку ZH, то получим понижающий автотрансформатор. В случае если же выводы ах подключить к сети, а к выводам Ах подключить нагрузку ZH, то получим повышающий автотрансформатор.

Рис. 3.2. Электромагнитная (а) и принципиальная (б) схемы однофазного понижающего автотрансформатора

Рассмотрим подробнее работу понижающего автотрансформатора. Обмотка wax одновременно является частью первичной обмотки и вторичной обмоткой. В этой обмотке проходит ток I12. Для точки а запишем уравнение токов:

,(3.5)

или

, (3.6)

т. е. по виткам wax проходит ток I12, равный разности вторичного I2 и первичного I1 токов. В случае если коэффициент трансформации автотрансформатора kA = wAx/wax,. немногим больше единицы, то токи I1 и I2 мало отличаются друг от друга, а их разность составляет небольшую величину. Это позволяет выполнить витки wax проводом уменьшенного сечения. Введем понятие проходной мощности автотрансформатора, представляющей собой всю передаваемую мощность Sпр=U2I2 из первичной цепи во вторичную. Вместе с тем, различают еще расчетную мощность Spасч, представляющую собой мощность, передаваемую из первичной во вторичную цепь магнитным полем. Расчетной эту мощность называют потому, что размеры и вес трансформатора зависят от величины этой мощности. В трансформаторе вся проходная мощность является расчетной, так как между обмотками трансформатора существует лишь магнитная связь. В автотрансформаторе между первичной и вторичной цепями помимо магнитнойсвязи существует еще и электрическая.По этой причине расчетная мощность составляет лишь часть проходной мощности, другая ее часть передается между цепями без участия магнитного поля. В подтверждение этого разложим проходную мощность автотрансформатора Sпр = U2I2 на составляющие. Воспользуемся для этого выражением (3.5). Подставив это выражение в формулу проходной мощности, получим

Sпр =U2I2=U2(I1+I12)=U2I1+U2I12=Sэ+Sрасч. (3.7)

Здесь Sэ= U2I1, — мощность, передаваемая из первичной цепи автотрансформатора во вторичную благодаря электрической связи между этими цепями.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, расчетная мощность в автотрансформаторе Sрасч = = U2I12 составляет лишь часть проходной. Это дает возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в трансформаторе равной мощности.

Средняя длина витка обмотки также становится меньше; следовательно, умень­шается расход меди на выполнение обмотки автотрансформатора. Одновременно умень­шаются магнитные и электрические потери, а КПД автотрансформатора повышается.

Таким образом автотрансформатор по сравнению с трансформатором равной мощ­ности обладает следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов (медь и электротехническая сталь), более высоким КПД, меньшими размерами и стои­мостью. У автотрансформаторов большой мощности КПД достигает 99,7%.

Указанные преимущества автотрансформатора тем значительнее, чем больше мощность S3, а следовательно, чем меньше расчетная часть проходной мощности.

Мощность SЭ передаваемая из первичной во вторичную цепь благодаря электрической связи между этими цепями, определяется выражением

Sэ = U2I1=U2I2/kA=Sпр/kA, (3.8)

ᴛ.ᴇ. значение мощности SЭ обратно пропорционально коэффициенту трансформации автотрансформатора kA.

Рис. 3.3. Зависимость SЭ/SПРот коэффициента трансформации автотрансформатора

Из графика (рис. 3.3) видно, что применение автотрансформатора дает заметные преимущества по сравнению с двухобмоточным трансформатором лишь при небольших значениях коэффициента трансформации. К примеру, при kA = 1 вся мощность автотрансформатора передается во вторичную цепь за счет электрической связи между цепями (SЭ/SПР = 1).

Наиболее целœесообразно применение автотрансформаторов с коэффициентом трансформации kA < 2. При большом значении коэффициента трансформации преобладающее значение имеют недостатки автотрансформатора, состоящие в следующем:

1. Большие токи к.з. в случаях понижающего автотрансформатора: при замыкании точек а и х(см. рис. 3.2, а) напряжение U1 подводится лишь к небольшой части витков Аа, которые обладают очень малым сопротивлением к.з. В этом случае автотрансформаторы не могут защитить сами себя от разрушающего действия токов к.з. (см. § 4.1), в связи с этим токи к.з. ограничиваться сопротивлением других элементов электрической установки, включаемых в цепь автотрансформатора.

2. Электрическая связь стороны ВН со стороной НН; это требуетусиленной электрической изоляции всœей обмотки.

3.При использовании автотрансформаторов в схемах понижения напряжения между проводами сети НН и землей возникает напряжение, приблизительно равное напряжению между проводом и землей на стороне ВН.

4. В целях обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала нельзя применять автотрансформаторы для понижения напряжения сетей ВН до значений НН, подводимого непосредственно к потребителям.

Рис. 3.4. Трехфазный автотрансформатор

Силовые автотрансформаторы широко применяют в линиях передачи и распределœения электроэнергии для связи сетей смежных напряжений, к примеру ПО и 220, 220/и 500-кВ и др. Такие автотрансформаторы обычно выполняют на большие мощности (до 500 МВ-А и выше). Обмотки трехфазных автотрансформаторов обычно соединяют в звезду (рис. 3.4).

Автотрансформаторы применяют в электроприводе переменного тока для уменьшения пусковых токов двигателœей значительной мощности (см. § 15.2), а также для регулировки режимов работы злектрометаллургических печей. Автотрансформаторы малой мощности применяют в устройствах радио, связи и автоматики.

Рис. 3.5. Регулировочный одно­фазный автотрансформатор:

1 — ручка для перемещения кон­тактной щетки; 2 — щеткодержа­тель; 3 — обмотка

Широко распространены автотрансформаторы с переменным коэффициентом трансформации. В этом случае автотрансформатор снабжают устройством, позволяющим регулировать величину вторичного напряжения путем изменения числа витков wах (См. рис. 3.2). Осуществляется это либо переключателœем, либо с помощью скользящего контакта (щетки), перемещаемого непо­средственно по зачищенным от изоляции витками обмотки. Такие автотрансформаторы, называемые регуляторами напряжения, бывают однофазными (рис. 3.5) и трехфазными.

Контрольные вопросы

1. Каковы достоинства трехобмоточных трансформаторов?

2. Перечислите достоинства и недостатки автотрансформаторов.

3. Зависят ли достоинства автотрансформатора от коэффициента трансформации? Объясните, почему.

4. Объясните устройство автотрансформатора с переменным коэффициентом

трансформации.

Глава 4. Переходные процессы в трансформаторах


Читайте также


  • - Автотрансформаторы и магнитные усилители.

    Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, ГОСТ 2.723–68 (СТ СЭВ 869–78) № п/п Наименование Обозначение Поз. на схеме Обмотка трансформатора, автотрансформатора, дрос­селя и магнитного усилите­ля Магнитопровод:     а)... [читать подробенее]


  • - Автотрансформаторы

    Используются на электрических станциях и подстанциях для связи трех напряжений Особенность автотрансформатора в том, что между последовательной и общей обмоткой связь как через электромагнитное поле, так и гальваническая, а между ними и обмоткой НН – только через... [читать подробенее]


  • - Лекция 2. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ.

    а) Типы трансформаторов и их параметры Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и под­станциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного на­пряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как... [читать подробенее]


  • - Лекция 2. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ.

    а) Типы трансформаторов и их параметры Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и под­станциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного на­пряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как... [читать подробенее]


  • - Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

    Анализ правильных узнаваний образов предметов свидетельствует, что их число увеличивается с 27,7% в младшей группе до 74,8% в старшей группе детского сада, что указывает на роль возраста и посещения ДОУ в формировании осязательных представлений. У этих детей характер... [читать подробенее]


  • - Регулировочные автотрансформаторы и трансформаторы

    Автотрансформаторы и трансформаторы просты по устройству, надежны в работе, обладают высоким КПД и большим коэффициентом мощности. Благодаря этим свойствам они нашли широкое применение для регулирования напряжения в цепях переменного тока. Регулирующая способность... [читать подробенее]


  • - Регулировочные автотрансформаторы и трансформаторы

    Автотрансформаторы и трансформаторы просты по устройству, надежны в работе, обладают высоким КПД и большим коэффициентом мощности. Благодаря этим свойствам они нашли широкое применение для регулирования напряжения в цепях переменного тока. Регулирующая способность... [читать подробенее]


  • - Автотрансформаторы

    Sources of synonyms. 1) Borrowings from other languages: belly(E) – stomach(F) – abdomen(L); gather(E) – assemble(F) – collect(L). 2) Borrowings from territorial versions: radio – wireless. 3) Borrowings from dialects: girl – lass. 4) Word building: vegetables – vegs; microphone – mike. 5) Euphemisms: sweat – perspiration; poor – unprivileged; naked – in ones birthday suite; drunkenness – intoxication. Наряду с трансформаторами,... [читать подробенее]


  • - Автотрансформаторы.

    Специальные трансформаторы Автотрансформатором называется трансформатор с объединенными в общую электрическую цепь первичной и вторичной обмотками. Автотрансформаторы бывают однофазные и трехфазные, повышающие и понижающие. На рис. 4.10 показана схема включения... [читать подробенее]


  • - Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

    Лекция 8 Как и синхронные генераторы, силовые трансформаторы являются основным эл. оборудованием, обеспечивающим передачу эл. энергии от ЭС к потребителям и её распределение. С помощью трансформаторов, устанавливаемых на ЭС, осуществляется повышение напряжения до... [читать подробенее]