Электротехника+лекции
.pdf
4.8. Специальные трансформаторы
4.8.1. Автотрансформаторы.
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 автотрансформатора в сеть. Обмотка с числом витков W1 включается в сеть, обмотка с числом витков W2 включается на нагрузку, т.е. автотрансформатор по существу имеет одну обмотку, часть которой включается на нагрузку.
Рис. 4.10. Схема включения автотрансформатора в сеть
Коэффициент трансформации автотрансформатора
KA W1 E1 .
W2 E2
Для нагруженного автотрансформатора, пренебрегая потерями, получаем
U I U |
I |
|
или |
I1 |
|
U2 |
|
1 |
|
W2 |
. |
||
2 |
|
|
|
|
|||||||||
1 |
1 |
2 |
|
|
I2 |
|
U1 |
|
KA |
|
W1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ток на общем участке обмоток автотрансформатора
I / I 2 I1 I 2 (1 1 ) .
K A
Полная мощность вторичной обмотки трансформатора (проходная мощность)
S2 = U2I2 = Sэл + Sмаг ,
где: Sэл – мощность, передаваемая электрическим путем;
Sмаг – мощность, передаваемая магнитным путем.
Недостаток автотрансформаторов состоит в том, что первичная цепь электрически связана со вторичной цепью.
Трехфазные автотрансформаторы применяются для связи систем электроснабжения, например, 110/220 кВ, 220/330 кВ и 330/500 кВ.
Однофазные автотрансформаторы применяются в лабораториях для плавного изменения напряжения от 0 до l,2U1Н, в устройствах связи и автоматики.
4.8.2. Измерительные трансформаторы
Измерительные трансформаторы напряжения применяются для расширения пределов измерения вольтметров переменного тока, для подключения вольтметровых обмоток ваттметров, счетчиков электрической энергии и фазометров.
Трансформатор напряжения – это однофазный трансформатор,
работающий в режиме холостого хода. Первичная обмотка (рис. 4.11)
подключается к сети, в которой необходимо измерить напряжение.
Рис. 4.11. Схема включения трансформатора напряжения
Вторичная обмотка замыкается на вольтметр, который, согласно стандарту, должен быть на 100 В. Один из выводов вторичной обмотки заземляется по соображениям техники безопасности. При пробое междуобмоточной изоляции вторичная обмотка может оказаться под высоким напряжением, что опасно для обслуживающего персонала. Поэтому один из выводов вторичной обмотки заземляют, и при пробое защита отключает трансформатор от сети.
Первичная обмотка имеет несколько тысяч витков медного изолированного провода и маркируется А-Х, вторичная обмотка состоит из нескольких сотен витков медного изолированного провода небольшого сечения и маркируется а-х.
Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения
(указывается в паспорте трансформатора) называется отношение номинального напряжения первичной обмотки к номинальному напряжению вторичной обмотки:
Кт.н. U1Н W1 .
U2Н W2
Измерив вольтметром напряжение вторичной обмотки, найдем напряжение сети U1 = Kтн ·U2.
Измерительные трансформаторы тока применяются для расширения пределов измерения амперметров переменного тока, для подключения амперметровых обмоток ваттметров, счетчиков электрической энергии и фазометров.
Рис. 4.12. Схема включения трансформатора тока
Трансформатор тока – это однофазный трансформатор, работающий в режиме, близком к режиму короткого замыкания (вторичная обмотка замкнута на амперметр, сопротивление которого десятые или сотые доли Ома). Первичная обмотка включается в один из линейных проводов (рис. 4.12), вторичная – замыкается на амперметр, который, согласно стандарту,
должен быть на 5 А. Один из выводов вторичной обмотки должен быть заземлен по правилам техники безопасности эксплуатации электроустановок.
Первичная обмотка состоит их нескольких витков медного провода большого сечения (при значительных токах – шина), маркируется Л1 и Л2
(линия 1 и линия 2). Вторичная обмотка состоит из нескольких тысяч витков медного изолированного провода относительно небольшого сечения и маркируется И1 и И2 (измерение 1 и измерение 2).
Ток в первичной цепи определяется по формуле
I1 = Kтт ·I2
где: Ктт – коэффициент трансформации трансформатора тока (указывается в паспорте трансформатора); I2 – показание амперметра.
Обрыв во вторичной цепи трансформатора тока недопустим, так как в режиме холостого хода напряжение на вторичной обмотке достигает нескольких киловольт, что опасно для обслуживающего персонала и изоляции самого трансформатора, а также приборов, подключенных к вторичной обмотке.
4.8.3. Сварочные трансформаторы
Сварочные трансформаторы применяются для электродуговой сварки различных металлических конструкций, деталей и изделий. Сварочный аппарат состоит из двух основных частей – понижающего трансформатора и дросселя (рис. 4.13).
Понижающий трансформатор 1 снижает напряжение сети до 65-70 В (оптимальное напряжение зажигания дуги) и разделяет первичную и вторичную цепи. Дроссель 2 служит для регулирования сварочного тока
путем изменения воздушного зазора б. Чем больше воздушный зазор б, тем меньше индуктивность дросселя, следовательно, больший ток протекает по вторичной цепи.
Рис. 4.13. Схема сварочного аппарата: 1 – понижающий трансформатор; 2 – дроссель; 3 – электрод; 4 – свариваемые детали
Внешняя характеристика имеет подающий характер (рис. 4.14). |
При |
I2 = 0 напряжение на вторичной обмотке максимально U20 = 65 – 70 В |
после |
зажигания дуги напряжение падает до 15-30 В, в зависимости от типа аппарата.
Рис. 4.14. Внешние характеристики сварочного аппарата
Вторичная цепь сварочного трансформатора имеет ярко выраженный индуктивный характер, поэтому напряжение на вторичной обмотке при увеличении тока резко уменьшается:
|
|
|
|
|
|
|
|
U 2 E2 X др I 2 |
X 2 I 2 , |
||
где: |
|
– э.д.с. вторичной обмотки; |
|
– падение напряжения на дросселе; |
|
E2 |
X др I 2 |
||||
|
– падение напряжения на других элементах вторичной цепи. |
||||
X 2 I 2 |
|||||
ЛИТЕРАТУРА
1. Электротехника и электроника: Уч. Пособие для вузов / Кононенко В.В., Мишкович В.И., Муханов В.В., Планидин В.Ф., Чеголин П.М.; под ред. Кононенко В.В. –Ростов на Дону: Феникс, 2010. –752 с.
2. Практикум по электротехнике и электронике: Уч. Пособие |
для |
вузов / |
Кононенко В.В., Мишкович В.И., Муханов В.В., Планидин В.Ф., |
Чеголин |
|
П.М.; под ред. Кононенко В.В. –Ростов на Дону: Феникс, 2007. –384 с. |
||
3. Бондарь И.М. Электротехника и электроника: Учебное пособие. |
Москва: |
|
ИКЦ «МарТ»; Ростов на Дону: Изд. центр «МарТ», 2005. –336 с. |
|
|
4. Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. –Ростов на Дону: Феникс,
1999. –486 с.
5. Алиев И.И. Справочник по электротехнике /4-е изд., перераб. и доп./ Серия «Справочники». –Ростов на Дону: Феникс, 2003. –480 с., ил.
6. Бондарь И.М. Электротехника и электроника: Учебное пособие. –Ростов на Дону: Изд. центр «МарТ»; Феникс, 2010. –340 с.