Автотрансформатор, его свойства и особенности конструкции.

 

Трансформатор - это электромагнитный аппарат предназначенный для преобразования ЭЭ одного напряжения в ЭЭ другого напряжения той же частоты.

Автотрансформатор - это разновидность силового трансформатора, отличается от обычного наличием электрической связи между обмотками.

Понижающий однофазный АТ Повышающий однофазный АТ Трехфазный АТ

Ka=U1/U2=UAX/Uax

I1 *W1+ I2 *W2=0

I1 =- I2 *(W2/W1)=- I2 *(1/Ka)

W1,W2 - количество витков первичной и вторичной обмоток.

Ток в общей части обмоток трансформатора равен

Iax=I2*(1-1/Ka)

1-1/Ka - коэффициент выгодности АТ

Пропорционально этой величине снижается сечение вторичной обмотки по сравнению с обычным трансформатором и расход меди. На столько же уменьшается необходимые размеры окна АТ. Это приводит к уменьшению расхода стали. Наиболее эффективным является применение АТ при Ка=1,25..2.

Та часть мощности, которая передается через магнитопровод от первичной обмотки ко вторичной называется электромагнитной мощностью АТ или внутренней (расчетной) мощностью. Она определяет размеры АТ.

Sэм=U1*I1=(U1-U2)*I1=U1*I1*(1-1/Ka)

Sэм=Sп*(1-1/Ka),

Sп - полная мощность (Sп=U1*I1=U2*I2, если пренебречь потерями) - полная, или проходная, или внешняя мощность АТ.

Sэ=Sп-Sэм=Sп*(1/Ka),

электрическая мощность - передается от части первичной обмотки к части вторичной обмотки.

Электрическое сопротивление меньше, чем у обычного трансформатора. Отсюда меньше потери и выше КПД. Поэтому напряжение КЗ у АТ меньше, чем у обычного тр-ра, но токи КЗ больше(недостаток). Поскольку обм ВН и НН соединены между собой электрически, то изоляция должна быть рассчитана для обм ВН, т.к. вся обмотка относительно корпуса находится под этим напряжением, т.е. стоимость изоляции увеличивается. По этой же причине не допускается применение АТ для получения низкого напряжения 36 или 12В.

 

Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой. Устройства ПБВ и РПН.

 

Регулирование напряжения тр-ров необходимо для поддержания напряжения на вторичной обм в соответствии с требованиями ГОСТ при колебаниях напряжения со стороны системы, т.е. на первичной обм. Регулирование напряжения осуществляется изменением числа витков одной из обмоток и следовательно коэф. трансформации. Число витков обычно регулируется со стороны обм, со стороны которой наблюдается колебание напряжения, чаще всего это обм ВН. Кроме того обм ВН имеет большее число витков и по ней протекает меньший ток, поэтому регулирование получается более плавным, а переключатель имеет меньшие размеры. В тр-рах небольшой мощности (1000-1600 кВА) переключение числа витков производится при отключенной нагрузке, т.е. без тока. Этот необходимо для избежания появления дуги при разрыве цепи тока в момент переключения. В тр-ре нет устройства для гашения дуги, поэтому появление дуги в баке тр-ра приводит к аварии. Переключатель числа витков имеет 3-5 ступеней, а именно: 0, +-2,5, +-5%.

РПН.

Более мощные тра-ры снабжаются устройством РПН(регулирование под нагрузкой). Эти тра-ры обеспечивают 5-7 ступеней переключения без откл нагрузки. Переключения в РПН осуществляется без разрыва эл цепи главного тока.

П1-П2-Контактные пластины переключателя.

К1, К2 - Контакты контакторов

Х - выходной зажим обмотки.

В нормальном режиме контакты К1 и К2 замкнуты. ток от Конт пластины П1 протекает по двум ветвям переключателя и в катушках реакторов Р1 и Р2 токи направлены навстречу друг другу, реактор ненасыщен и его сопротивление равно 0. при необходимости переключения выполняют след операции:

1) Размыкают контакт контактора К2 - теперь весь ток протекает по цепи Х1-К1-Р1-Х; 2) перемещаем подвижный контакт К2 на пластину П2; 3) замыкаем контакт контактора К2, возникает режим кз вмткаХ1Х2. Токи при этом направлены в одну сторону, реактор насыщен и его сопротивление велико, он ограничивает этот ток. 4) затем размыкается контакт контактора К1, главный ток не прерван. Переносится контакт К1 на пластину П2. После этого вкл контакт К1.

Устройство ПБВ

При данном способе регулирования переключение осуществляется не просто при отсутствии тока в коммутируемой цепи, но и при полном отсутствии напряжения на всех обмотках трансформатора, вследствие чего этот способ и именуется переключением без возбуждения (ПБВ). Устройство ПБВ состоит из избирателя (переключателя ответвлений) и привода.

Ясно, что такое переключение не может осуществляться часто. Его применяют в следующих случаях:

а) Установка ответвления, обеспечивающею средний уровень напряжения, более высокий в тот период, когда нагрузки выше, и более низкий — при меньших нагрузках (сезонное регулирование).

б) В тех случаях, когда необходимо установить коэффициент трансформации таким образом, чтобы получить заданный средний уровень вторичного напряжения, при первичном напряжении, характерном для данного места установки трансформатора.

Примеры схем регулирования ПБВ для трансформаторов общего назначения приведены на рисунке. В схемах на рис. 1, а и 1, б одиночный подвижный контакт, перемещается по неподвижным контактам, присоединенным к отводам обмотки, а в схеме на рис. 1, в подвижная контактная система выполнена в виде «мостика», соединяющего ответвления частей обмотки.

Включение и расположение регулировочных ответвлений должно быть таким, чтобы при отключении части витков обмотки, не происходило значительного возрастания поперечного магнитного поля, вызывающего снижение электродинамической прочности обмотки.