Специальные трансформаторы, реакторы индуктивные шунты

Жезказганскии колледж Бизнеса  и Транспорта

 

 

 

 

 

 

 

 

         Тема: «Специальные трансформаторы,реакторы индуктивные шунты»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Выполнял:

                                                               Проверила:

 

 

 

 

 

 

Жезказган 2013

Специальные трансформаторы,реакторы индуктивные шунты

Трехобмоточный  трансформатор. В схемах радио и телевидения имеют большое распространение трехобмоточные трансформаторы. Первичную обмотку трансформатора присоединяют к питающей сети. Две другие обмотки являются вторичными. От них питаются сети, имеющие различное напряжение. Трехобмоточный трансформатор заменяет два двухобмоточных трансформатора, имеющих разные коэффициенты трансформации. Номинальная мощность, на которую рассчитана первичная обмотка, соответствует сумме мощностей вторичных обмоток.

Обмотки не имеют между собой  электрических соединений, и связь  между ними осуществляется электромагнитным путем. Поток взаимоиндукции Ф трансформатора создается намагничивающим током i₀. М. д. с, создаваемая при прохождении тока i₀ по первичной обмотке, равна сумме м. д. с. всех трех обмоток. В каждой из обмоток поток взаимоиндукции Ф наводит э. д. с, пропорциональ-ную числу ее витков. Потокосцепление первичной обмотки определяется в основном подведенным напряжением сети. Поэтому ток первичной обмотки увеличивается при нагрузке по сравнению с холостым ходом на суммарную величину приведенных токов двух вторичных обмоток, т. е.

Для облегчения анализа  каждую из вторичных обмоток приводим к первичной. В приведенном трансформаторе все три обмотки имеют такое  же число витков, что и первичная ω₁, причем для

Рис. 3.28. Схема замещения  трехобмоточного трансформатора

удобства приходится принимать, что  потоки рассеяния связаны только с одной обмоткой.

Аналогично выражениям (3.8, а) составляем систему приведенных уравнений трехобмоточного трансформатора, которая содержит уравнения напряжения первичной и двух вторичных обмоток. Все величины, относящиеся ко второй вторичной обмотке обозначаем индексом 3.

Система уравнений трехобмоточного  трансформатора состоит из трех уравнений  напряжений обмоток, каждое из которых  содержит члены, учитывающие падение  напряжения в активном и индуктивном  сопротивлении данной обмотки, ее индуктивность и взаимоиндуктивность двух других обмоток. Системе уравнений (3.32) соответствует схема замещения трехобмоточного трансформатора (рис. 3.28).

Приведенные к первичной  обмотке э. д. с. вторичных обмоток  равны Е₁ т. е.

 

С учетом (3.31) и (3.33) из системы  уравнений (3.32) получаем

Системе уравнений (3.34) соответствует векторная диаграмма трехобмоточного трансформатора (рис. 3.29).

Автотрансформатор. Однофазный автотрансформатор имеет одну обмотку, часть витков которой принадлежит  первичной и вторичной обмоткам, а другая часть витков — только одной обмотке высшего напряжения (рис. 3.30). Таким образом, обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. В автотрансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны между собой не только электромагнитно, но и электрически. Конструктивно автотрансформатор выполняется как трансформатор, но его первичная и вторичная обмотки имеют электрические соединения.

В зависимости от того, является ли обмотка высшего напряжения первичной  или вторичной, автотрансформатор  может быть понижающим (рис. 3.30, а) или повышающим (рис. 3.30, б).

В понижающем автотрансформаторе намагничивающий  ток приходит по всей обмотке АХ.Подведенное от сети напряжение U₁ равномерно распределяется между витками. Напряжение вторичной обмотки U₂=U₁/k.

В повышающем трансформаторе намагничивающий ток проходит только по общей части аХ обмотки. Вызываемый им поток Ф пропорционален подведенному напряжению и обратно пропорционален числу витков ω₁. Поток взаимоиндукции Ф связан со всеми витками обмотки АХ, поэтому потокосцепление вторичной обмотки пропорционально числу ее витков ω₂. В результате напряжение

 

 

 

Рис. 3.29. Векторная диаграмма трехобмоточного  трансформатора

Вследствие этого ток короткого замыкания автотрансформатора значительно больше, чем трансформатора. При коротком замыкании намагничивающий ток автотрансформатора во много раз увеличивается и может быть соизмеримым с током короткого замыкания. Это объясняется тем, что при нормальной работе м. д. с, создаваемые обмотками трансформатора на участках Аа и аХ (см. рис. 3.30), взаимно уравновешиваются. Например, для повышающего авто- ник очень сильно насыщается. Большой ток при коротком замыкании является недостатком автотрансформатора.

Существенным недостатком  автотрансформатора является опасность  попадания высокого напряжения в  сеть низкого, так как обмотки  соединены электрически. Поэтому изоляция сети низкого напряжения автотрансформатора должна быть такой же, что и у высокого.

Автотрансформаторы широко применяются в схемах автоматики, радиоэлектроники и проводной связи, в которых напряжение изменяется в пределах ±10—50%. Они также применяются в схемах пуска крупных синхронных и короткозамкнутых асинхронных двигателей и для осветительных установок. Автотрансформаторы со скользящим контактом обмотки нашли широкое применение в лабораторной практике, так как дают возможность плавно регулировать напряжение вторичной сетиU₂ от 0 до 1,2U₁.

Трансформаторы  для преобразования числа фаз. В системах автоматики для питания исполнительных асинхронных микродвигателей часто используется система двухфазного тока. Двухфазный ток удобно получать из трехфазного путем применения особых трансформаторных схем. В Советском Союзе наибольшее распространение получила схема (рис. 3.31, а), состоящая из двух неодинаковых однофазных трансформаторов I и II (рис. 3.31, а). В этой схеме точка О делит витки первичной обмотки трансформатора II на две равные части. Напряжения обмоток трансформаторов Iи II сдвинуты на четверть периода. Первичные напряжения трансфор-

Обычно оба трансформатора выполняются с одинаковым числом вторичных витков, но первичные витки  трансформатора I имеют ответвление на рассто ков от начала обмотки. При симметричных двухфазных токах вторичной цепи токи трехфазной первичной цепи также являются симметричными.

В ряде случаев требуется  преобразовывать трехфазный ток  в шести- и двенадцатифазный. Для  преобразования в шестифазный ток  используется трехстержневой трансформатор, на каждом стержне которого размещены одна фаза первичной обмотки и две одинаковые фазы вторичной. Вторичные обмотки могут быть соединены в две звезды (рис. 3.32) или в замкнутый многоугольник, или в зигзаг. Для преобразования в двенадцатифазный ток используется соединение вторичных обмоток в двойной зигзаг (рис. 3.33). При этом число витков в ветви шестифазной части должно быть 2,75 раза больше, чем двенадцатифазной. В случае симметричной нагрузки ток в шестифазной зоне в 1,93 раза больше, чем в двенадцатифазной.

Двенадцатифазный ток  может быть также получен с  помощью двух трансформаторов трехфазного  тока в шестифазный, у одного из которых  первичная обмотка соединена  звездой, а у другого треугольником.

Большое распространение  получили трансформаторы, у которых первичная обмотка соединена в звезду, а вторичная — в двойную звезду с уравнительным реактором УР (рис. 3.35). Уравнительный реактор увеличивает продолжительность горения отдельных анодов, в результате чего ток проходит одновременно по двум вторичным обмоткам, расположенным на разных стержнях. Таким образом, одновременно работают два анода выпрямителя, и каждый из них горит 1/3 периода. Выпрямитель работает как двойной трехфазный, но пульсации его напряжения соответствуют шестифазному выпрямлению. Вследствие различного характера изменения во времени токов, проходящих по первичной и вторичной обмоткам, их вольтамперная мощность неодинакова. В связи с этим вводится понятие о типовой мощности трансформатора, которая равна средней арифметической от первичной и вторичной мощности обмоток трансформатора, работающего на ртутные выпрямители.

Особенности трансформаторов, применяемых в радио и телевизионных устройствах.Трансформаторы нашли широкое применение в схемах радиоэлектроники. Особенность этих схем состоит в том, что в них нужно преобразовывать ток и напряжение в большом диапазоне частот, обычно от долей герца до сотен килогерц. Для возможности минимального искажения формы преобразуемого тока необходимо, чтобы характеристики трансформатора были линейными, а постоянная времени обмоток наименьшей.

Чтобы характеристики трансформатора имели линейную зависимость, уменьшают  индукцию магнитопровода и шихтуют  его из листов специальных ферромагнитных сплавов (например, пермалоя) или специальной трансформаторной электротехнической стали, имеющей малые потери, низкую остаточную индукцию, высокое значение индукции насыщения и большую магнитную проницаемость. Вихревые токи в стали должны быть уменьшены, так как при высокой частоте они искажают форму выходных импульсов и вызывают значительное возрастание тока холостого хода. Вследствие эффекта вытеснения вихревые токи вызывают неравномерное распределение потока по сердечнику магнитопровода, что может привести к насыщению поверхностных слоев листов стали. Для уменьшения постоянной времени обмотки размещают таким образом, чтобы индуктивность рассеяния была наименьшей.

Развитие телевидения, радиолокации и импульсной радиосвязи привело к созданию специальных  импульсных трансформаторов, предназначенных  для преобразования сигналов, имеющих малую продолжительность и крутой фронт нарастания. Импульсные трансформаторы понижают или повышают напряжение импульсов и могут изменять их полярность. Часто импульсные трансформаторы выполняются многообмоточными. Мощность импульсов современных трансформаторов находится в диапазоне от нескольких ватт до 10 мвт. Длительность импульсов составляет от долей микросекунды до 1—2 микросекунд. При этом фронт нарастания импульса обычно

Рис. 3.36. Изменение импульса во времени

весьма крутой, и время t₁ (рис. 3.36), в течение которого происходит нарастание импульса, очень мало.