8

«Утверждаю»

Зав. кафедрой электротехники

«____» ____________200 г.

Лекция № 8

Тема: Регулирование напряжения трансформаторов

Цель: Изучить физическую сущность методов регулирования напряжения трансформаторов.

План: 1.Регулирование без возбуждения.

2. Регулирование под нагрузкой.

3. Продольно-поперечное регулирование.

Литература: 1. Бургардт К.А., Просужих Р.П.

«Корабельные электрические машины».

Часть 2. 1980., стр. 45-46.

2. Петров Г.Н. «Электрические машины»,

1974, стр. 109-113, 133,134, 180,181

Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры

Протокол № _____ от «_____» _____________200 г.

Преподаватель: Просужих Р.П.

Лекция № 8. Регулирование напряжения трансформаторов.

1. Регулирование без возбуждения.

На практике во многих случаях требуется изменять коэффициент трансформации трансформатора, чтобы при неизменном первичном напряжении поддерживать постоянным или менять по определенному закону вторичное напряжение U₂. Во многих случаях напряжение U₁ в разных точках линии электропередачи, где могут быть включены понижающие трансформаторы, отличаются от номинального напряжения, что требует корректировки величины коэффициента трансформации для того, чтобы вторичное напряжение U₂ было равно номинальной величине.

Кроме того, при изменении нагрузки напряжение в любом месте линии передачи может изменяться и для поддержания вторичного напряжения U_2Н требуется изменять коэффициент трансформации эпизодически.

Поскольку ЭДС обмоток трансформатора пропорциональна числу витков, то в большинстве случаев регулирование напряжения (и коэффициента трансформации) осуществляется при помощи ответвлений от обмоток, каждое из которых соответствует определенному числу витков. Ответвления могут быть сделаны как на первичной, так и на вторичных обмотках.

Если трансформатор работает при постоянном первичном напряжении U₁ = const, то ответвления делают на вторичной обмотке. Это позволяет поддерживать неизменными напряжение на один виток , а следовательно и индукцию в магнитопроводе. Повышение индукции при уменьшении числа витков ведет к увеличению потерь в стали и намагничивающего тока.

Если трансформатор работает при U₁ = var, особенно у понижающих сетевых трансформаторов, ответвления делают у первичной обмотки. Это позволяет поддерживать постоянным отношение и индукцию в магнитопроводе. Обычно ответвления делают на стороне ВН.

Стандартные трансформаторы малой и средней мощности имеют по 3-5 ответвлений, из которое среднее соответствует номинальному напряжению, а остальные позволяют регулировать напряжение в пределах 2,5% и 5%. При этом стремятся к тому, чтобы линейная нагрузка обмоток по высоте стержня была равномерной. Это необходимо для того, чтобы не искажать магнитное поле трансформатора, поскольку искаженное магнитное поле, взаимодействуя с током обмоток, может создать электромагнитные силы, стремящиеся сдвинуть витки обмотки. При коротких замыканиях эти силы становятся опасными и могут разрушить трансформатор. В многослойных цилиндрических обмотках отключаемые витки размещают в конце обмотки в ее внешнем слое. В обмотках других конструкций ответвления могут размещать в средней части обмотки в одном или двух местах. Это позволяет в меньшей степени изменять поле рассеяния, чем при отключении витков с края обмотки.

И ногда в трехфазных трансформаторах применяют «обратную» схему, показанную на рисунке 1-в, которая позволяет выполнить ответвления в средней части обмотки и в то же время вблизи нулевой точки.

Рисунок 1. Примеры выполнения схем ответвлений

Изменение числа витков осуществляется при помощи контактного преключателя, который имеет систему неподвижных контактов и систему движущихся контактов. Неподвижные соединены с ответвлениями обмоток, а подвижные – замыкают разные пары неподвижных между собой или подключают их к нулевой точке.

В самом простейшем случае все контакты являются неподвижными, а переключение осуществляется перемычками. В любом случае регулирование без возбуждения осуществляется при отключении от сети питания трансформатора. На каждую фазу предусматривают по одному контактному переключателю. Все они «сидят» на одном валу, который выведен на крышку бака и приводится в движение рукояткой. Переключение под напряжением недопустимо во избежание обрывов цепи и дугового разряда, а также коротких замыканий выведенных витков.

Рисунок 2. Переключатель ответвлений

В автотрансформаторах тороидного типа (ЛАТР) применяют и плавное регулирование посредством скользящего контакта (графитовый ролик) по оголенной обмотке.

В мощных силовых автотрансформаторах также иногда применяют регулирование напряжения без возбуждения, т.е. использование ответвлений с переключающим устройством. На рисунке 3 приведена схема повышающего трансформатора с регулированием вторичного напряжения U₂.

Рисунок 3. Схема переключающего устройства

В схеме использованы:

ПУ – переключающее устройство.

ПП – переключатель полярности, позволяющий осуществлять согласное и встречное включение витков обмотки на участке (1-2) по отношению к общей части обмотки. Это позволяет уменьшить регулировочною часть обмотки трансформатора. Изменение положения переключателей ПУ и ПП производятся при отсутствии напряжений U₁ и U₂, т.е. в отключенном состоянии трансформатора.