- •Электрическая цепь и ее основные законы
- •Электромагнетизм и электромагнитная индукция
- •Электрические машины постоянного тока
- •Химические источники тока
- •Переменный ток
- •Трансформаторы и Реакторы
- •Электрические машины переменного тока
- •Физические основы работы электрических аппаратов
- •§1. Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества
- •§ 2. Напряженность электрического поля, электрическое поле, электрический потенциал и напряжение
- •§ 3. Электрический ток и электропроводность вещества
- •§ 4. Электрическое сопротивление и проводимость
- •§ 5. Электродвижущая сила и напряжение источника электрической энергии
- •§ 6. Электрическая цепь и ее элементы
- •§ 7. Закон Ома
- •§ 8. Использование резисторов для регулирования тока в электрической цепи
- •Режимы работы электрической цепи
- •§ 10. Законы Кирхгофа
- •§ 11. Последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов (приемников электрической энергии)
- •§ 12. Мостовая схема соединения резисторов и ее применение
- •§ 13. Работа и мощность электрического тока
- •§ 14. Тепловое действие тока
- •§ 15. Передача электрической энергии по проводам
- •Электромагнетизм и электромагнитная индукция §16. Магнитное поле и его характеристики и свойства
- •§17. Магнитное поле проводника с током и способы его усиления
- •§18. Магнитные свойства различных веществ
- •§19. Магнитная цепь
- •§20. Электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем
- •§21. Электромагнитная индукция
- •§22. Вихревые токи
- •§23. Самоиндукция
- •§24. Взаимоиндукция
- •Электрические машины постоянного тока §25. Процесс преобразования энергии в электрических машинах. Режимы их работы
- •§26. Принцип действия
- •§27. Основные части электрических машин и их назначение
- •§28. Обмотки якоря
- •§29. Реакция якоря
- •§30. Коммутация
- •§31. Основы работы генераторов
- •§32. Схемы генераторов и их характеристики
- •§33. Основы работы электродвигателей
- •§34. Схемы электродвигателей и их характеристики
- •§35. Пуск в ход электродвигателей постоянного тока
- •§36. Регулирование частоты вращения якоря электродвигателя
- •§37. Электрическое торможение
- •§38. Мощность и коэффициент полезного действия электрических машин
- •§39. Особенности работы машин постоянного тока при пульсирующем напряжении
- •Химические источники тока §40. Электрический ток в жидких проводниках
- •§41. Понятие о гальванических элементах
- •§42. Кислотные аккумуляторы
- •§43. Щелочные аккумуляторы, принцип действия и устройство
- •§44. Электрические характеристики аккумуляторов
- •§45. Способы соединения аккумуляторов в батареи
- •§46. Получение переменного тока
- •§47. Основные параметры переменного тока
- •§48. Векторные диаграммы
- •§49. Виды сопротивлений в электрической цепи переменного тока
- •§50. Активное сопротивление в цепи переменного тока
- •§51. Индуктивность в цепи переменного тока
- •§52. Конденсаторы, их назначение и устройство
- •§53. Емкость в цепи переменного тока
- •§54. Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости
- •§55. Параллельное соединение сопротивлений в цепи переменного тока
- •§56. Резонанс напряжений и резонанс токов
- •§57. Мощность переменного тока и коэффициент мощности
- •§58. Передача электрической энергии по проводам при переменном токе
- •§59. Трехфазный переменный ток
- •§60. Схема соединения «звездой»
- •§61. Схема соединения «треугольником»
- •§62. Мощность трехфазной системы
- •§63. Назначение и принцип действия трансформатора
- •§65. Режимы работы трансформатора и его характеристики
- •§66. Мощность, к. П. Д. И коэффициент мощности трансформатора
- •§67. Автотрансформатор и трехфазный трансформатор
- •§68. Трансформаторы для вентильных преобразователей
- •§69. Регулирование напряжения трансформаторов
- •§70. Реакторы
- •§71. Подключение трансформаторов и реакторов к источнику переменного тока
- •§72. Магнитные усилители
- •§73. Стабилизаторы напряжения
- •§74. Вращающееся магнитное поле
- •§75. Принцип действия асинхронного двигателя
- •§76. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
- •§77. Асинхронный двигатель с фазным ротором
- •§78. Режимы работы асинхронных двигателей
- •§79. Характеристики асинхронных двигателей
- •§80. Пуск в ход асинхронных двигателей
- •§81. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
- •§82. Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели
- •§83. Асинхронный расщепитель фаз
- •§84. Асинхронный тахогенератор
- •§85. Сельсины
- •§86. Назначение и принцип действия синхронной машины
- •§87. Устройство синхронной машины
- •§88. Режимы работы синхронного генератора и его характеристики
- •§89. Синхронный двигатель, принцип действия и устройство синхронного двигателя
- •§90. Назначение и классификация электрических аппаратов
- •§91. Контакты электрических аппаратов
- •§92. Электрическая дуга и методы ее гашения
- •§93. Приводы электрических аппаратов
- •§94. Основы работы плавких предохранителей
- •§ 95. Назначение и типы электроизмерительных приборов
- •§ 96. Магнитоэлектрические приборы
- •§ 97. Электромагнитные приборы
- •§ 98. Электродинамические и ферродинамические приборы
- •§ 99. Индукционные приборы
- •§100. Логометры и электронные приборы
- •§101. Измерение тока и напряжения
- •§102. Измерение мощности и электрической энергии
- •§103. Измерение электрического сопротивления
- •§104. Измерение частоты переменного тока
- •§105. Измерение электрическими методами неэлектрических величин
§68. Трансформаторы для вентильных преобразователей
При использовании трансформаторов в вентильных преобразовательных установках в их вторичные обмотки включают электрические вентили, пропускающие ток только в одном направлении. Характерной особенностью этих трансформаторов является неодновременная нагрузка отдельных фаз, связанная с поочередным отпиранием вентилей, включенных в соответствующие фазы. Поэтому в каждый момент времени трансформатор нагружен несимметрично. Это обстоятельство вызывает ряд неблагоприятных последствий, основными из которых являются наличие в кривых первичного I1 и вторичного I2 токов значительных высших гармоник и дополнительное подмагничивание сердечника при некоторых схемах выпрямления.
Схемы соединения обмоток. В рассматриваемых трансформаторах различают сетевую обмотку, подключаемую к питающей сети, и вентильную обмотку, к которой подключаются вентили преобразователя. В выпрямительных установках однофазного тока, применяемых на э. п. с, используют полупроводниковые вентили, включенные по мостовой схеме. В этих установках применяют двухобмоточные трансформаторы. В выпрямительных установках тяговых подстанций электрифицированных дорог постоянного тока используют трансформаторы, у которых вентильная обмотка включена по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» (рис. 228, а). В этой схеме три фазы a-0; b-0 и c-0 вентильной обмотки образуют «прямую звезду», а другие три фазы a1-01; b1-01 и c1-01, расположенные на тех же стержнях трансформатора,—«обратную звезду». Обмотки фаз включены таким образом, что э. д. с, индуцируемые в фазах «прямой звезды», сдвинуты на 180° относительно э. д. с. соответствующих обмоток «обратной звезды». В результате обеспечивается преобразование трехфазного тока в шестифазный, так как напряжения Ua, Uc1, Ub, Ua1, Uc и Ub1, индуцируемые в фазах а-0, с1-01, b-0, а1-01, с-0, b1-01, сдвинуты относительно друг друга на угол 60° (рис. 228,б). Уравнительный
Рис. 228. Схема трансформатора с соединением вентильной обмотки по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» (а) и векторная диаграмма напряжений (б)
реактор УР, включаемый между нулевыми точками 0 и 0\ двух «звезд», обеспечивает возможность параллельной работы двух соседних фаз на общую выпрямительную нагрузку при сдвиге индуцируемых в них э. д. с. на угол 60°.
Условия работы трансформатора. В трансформаторах для вентильных преобразователей по первичной и вторичной обмоткам протекают несинусоидальные токи, содержащие ряд высших гармоник. Происходит это по следующим причинам:
вентили, включенные в цепи отдельных фаз вторичной обмотки, пропускают ток только в течение части периода;
на стороне постоянного тока преобразователя обычно включают сглаживающий реактор значительной индуктивности, при котором токи в обмотках трансформатора имеют форму, близкую к прямоугольной.
В общем случае токи i1 и i2 имеют разное действующее значение, вследствие чего габаритные размеры и масса таких трансформаторов всегда больше, чем у трансформаторов той же номинальной выходной мощности, но работающих при синусоидальном токе. Физически это объясняется тем, что нагрев обмоток трансформатора определяют действующие значения токов i1 и i2, которые в данном случае содержат ряд высших гармоник. При работе же трансформатора в цепи синусоидального тока высших гармоник не будет, действующие значения токов i1 и i2 и нагрев трансформатора при той же выходной мощности будут меньшими, поэтому он может быть выполнен с меньшими габаритными размерами и массой.
В качестве номинальной мощности трансформаторов для вентильных преобразователей принято считать не выходную мощность Pd НОМ, отдаваемую преобразователем при номинальной нагрузке на стороне постоянного тока, а типовую мощность
ST = (S1 ном+S2 ном)/2
где S1ном и S2ном — номинальные мощности первичной и вторичной обмоток.
Типовая мощность рассматриваемого трансформатора SТ больше его выходной мощности Pd НОМ. Например, при однофазной мостовой схеме выпрямления и идеально сглаженном токе ST = 1, 11 Pd НОМ, при нулевой — ST= 1, 34Pd НОМ.