
- •Трансформаторы
- •Принцип действия трансформатора
- •Режим холостого хода
- •§ 2. Работа трансформатора при нагрузке
- •§ 3. Режим короткого замыкания трансформатора
- •§ 4. Изменение вторичного напряжения трансформатора
- •§ 5. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Глава XIII основные элементы конструкции трансформаторов
- •§ 1. Устройство трансформатора
- •§ 2. Устройство магнитопровода
- •§ 3. Обмотки трансформатора
- •§ 4. Бак трансформатора
- •§ 5. Вводы
- •§ 6. Переключатели
- •§ 7. Вспомогательная аппаратура для обслуживания и защиты трансформаторов
- •§ 8. Новые типы трансформаторов серии тсм и тсма
- •Глава XIV трехфазные трансформаторы и работа их под нагрузкой
- •§ 1. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов
- •§ 2. Векторные диаграммы напряжений трехфазных трансформаторов при симметричной и несимметричной нагрузках
- •§ 3. Регулирование напряжения
- •§ 4. Регулирование напряжения под нагрузкой
- •§ 5. Лабораторная работа
- •Глава XV параллельная работа трансформаторов
- •§ 1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу
- •§ 2. Явления в трансформаторах при неравенстве коэффициентов трансформации
- •§ 3. Явления в трансформаторах при неодинаковых напряжениях короткого замыкания
- •§ 4. Явления в трансформаторах, принадлежащих к разным группам соединения обмоток
- •§ 5. Лабораторная работа
- •Глава XVI специальные типы трансформаторов
- •§ 1. Автотрансформаторы
- •§ 2. Трансформаторы для регулирования напряжения
- •§ 3. Сварочные трансформаторы
- •§ 4. Трехобмоточные трансформаторы
- •§ 5. Измерительные трансформаторы
§ 5. Лабораторная работа
Параллельная работа трехфазных трансформаторов
Цель работы. Научиться проводить фазировку трансформаторов и включать их на параллельную работу.
План работы. 1. Ознакомиться с трансформаторами, записать данные заводских щитков и определить возможность их включения на параллельную работу в соответствии с этими данными.
2. Подобрать необходимые приборы, составить схему и, сфазировав трансформаторы, включить их на параллельную работу.
3. Нагрузить трансформаторы и проследить распределение нагрузки между ними.
Пояснения к работе. Для включения на параллельную работу берут два трехфазных трансформатора, удовлетворяющих условиям включения их на параллельную работу. Для фазировки трансформаторов с изолированной нейтралью между двумя одноименными зажимами (а—а1) рубильника Р2 ставят перемычку (рис. 149). Затем включают рубильник Р1 и вольтметром проверяют напряжения между зажимами рубильника в — в1 и с — с1 — они должны быть равны нулю. Между зажимами в — с1 и с — в1 должны быть линейные напряжения.
После фазировки включают трансформаторы на параллельную работу рубильником Р2.
Затем включают нагрузку рубильником Р3. Записи наблюдений сводят в таблицу.
Нагрузка должна распределяться между трансформа торами пропорционально их мощности.
На основании записей в таблице строят кривые зависимости токов первого и второго трансформаторов от общего тока нагрузки.
При одинаковой мощности и соблюдении условий включения трансформаторов на параллельную работу эти кривые, построенные на общих осях координат будут почти совпадать, так как нагрузка между трансформаторами распределится равномерно.
Глава XVI специальные типы трансформаторов
§ 1. Автотрансформаторы
В автотрансформаторе имеется только одна обмотка, намотанная на замкнутый стальной сердечник. У понижающего автотрансформатора часть первичной обмотки является его вторичной обмоткой.
Автотрансформаторы могут служить как для понижения, так и для повышения напряжения. Выполняются они для небольших коэффициентов трансформации k= = 1,25÷2.
Если к первичной обмотке АХ с числом витков w1 подвести напряжение U1, а вторичную обмотку аХ оставить разомкнутой, то ток, проходя по первичной обмотке, создаст магнитный поток Ф1 , который будет индуктировать в каждом витке обмотки э. д. с. ев (рис. 150, а). Тогда э. д. с. в обмотке АХ будет равна Е1 = w1eв, а в части обмотки аХ Е2 = w2eв. Отношение э. д. с, индуктированных в обмотках АХ и аХ, как известно, есть коэффициент трансформации
Если к части обмотки аХ подсоединить нагрузку zнг (рис. 150, б), то в цепи нагрузки потечет ток I2. Пренебрегая потерями в автотрансформаторе, можно написать такое равенство
т. е. энергия, подведенная к автотрансформатору, равна энергии, полученной от него.
Тогда
так же как и в трансформаторе.
Ток нагрузки I2 состоит из двух составляющих: тока сети I1 (рис. 150, д) и тока Iр (рис. 150, г).
На участке обмотки аХ протекает разность токов
Это дает возможность выполнять обмотку аХ из провода небольшого сечения.
Так как I2 = I1 + IР (рис. 150, в), то, умножив обе части уравнения на U2, получим
т. е. мощность вторичной обмотки состоит из двух составляющих — электрической Sэл, поступающей из сети, и электромагнитной SЭМ, поступающей из вторичной обмотки аХ, куда она передается электромагнитным путем через магнитный поток Ф. Так как электромагнитным путем во вторичную обмотку передается только часть мощности, то это позволяет уменьшить сечение магнитопровода, что дает экономию стали и снижает потери в ней. При уменьшении сечения магнитопровода сокращается средняя длина одного витка и общее количество меди, расходуемой на обмотку.
Электрические потери в обмотках автотрансформатора значительно меньше, чем в обмотках соответствующего трансформатора, так как в первом только одна обмотка, а не две, и во вторичной обмотке протекает разность токов. Величина потерь короткого замыкания по сравнению с аналогичными потерями в соответствующем по мощности трансформаторе равна
где Рка — потери в меди автотрансформатора (вт);
Рктр — потери в меди соответствующего ему по мощности трансформатора (вт); ka - коэффициент трансформации автотрансформатора. Автотрансформатор может быть использован в качестве повышающего, и в этом случае по части обмотки АХ течет разность токов (рис. 151, а)
откуда
Величину результирующего тока для понижающего автотрансформатора можно найти по формуле
а для повышающего автотрансформатора:
Автотрансформаторы применяют при пуске крупных синхронных и асинхронных двигателей для понижения подводимого к ним пускового напряжения, а также в лабораториях и в быту для повышения напряжения сети.
Имеются автотрансформаторы, у которых вторичное напряжение можно плавно регулировать, перемещая скользящий контакт по обмотке, которая в месте движения щетки очищена от изоляции. По такому принципу устроен
автотрансформатор типа ЛАТР — лабораторный автотрансформатор (рис.152). Автотрансформаторы, применяемые для повышения напряжения в быту, имеют переключатели, которыми можно изменять число витков вторичной обмотки и ступенчато регулировать напряжение на выходе автотрансформатора (рис. 153, а). При номинальном напряжении в сети переключатель П устанавливают на зажим 4 и автотрансформатор находится в режиме холостого хода.
При значительном снижении напряжения в сети эта схема дает мало эффекта, так как ток и магнитный поток снижаются и повышение напряжения получается незначительным. В таких случаях лучше применить схему с регулированием числа витков первичной обмотки (рис. 153, б). При снижении напряжения переключатель П устанавливают на зажимы 1, 2 или 3 в зависимости от степени снижения напряжения, а при номинальном напряжении в сети на зажим 4.
Трехфазный автотрансформатор обычно соединяют в звезду (рис. 154).
Таким образом, автотрансформаторы по сравнению с трансформаторами имеют следующие преимущества: меньший расход материала, меньший вес, меньшие размеры, меньшие потери, более высокий к. п. д., меньшую стоимость.
Наряду с преимуществами у автотрансформаторов имеются следующие недостатки:
а) напряжение сети попадает во вторичную обмотку, поэтому автотрансформаторы не могут применяться в качестве понижающих с точки зрения техники безопасности, например для местного освещения станков;
б) малое значение напряжения короткого замыкания и соответственно большие токи короткого замыкания;
в) незначительные коэффициенты трансформации, не выше 2, так как при коэффициентах трансформации выше 2 автотрансформаторы невыгодны.
Пример. Понижающий однофазный автотрансформатор, подключенный к сети напряжением U1 = 220 в, имеет число витков первичной обмотки w1 = 500, коэффициент трансформации k = 2, ток в первичной обмотке I1 = 10 а.
Определить для него напряжение на зажимах вторичной обмотки U2, число витков вторичной обмотки w2, ток нагрузки I2, ток в общей части обмотки Iр, мощность вторичной обмотки S2, мощности электрическую Sэл и электромагнитную Sэм, определить, во сколько раз будут меньше потери в меди для данного автотрансформатора по сравнению с трансформатором, имеющим такие же данные. При решении задачи током холостого хода пренебречь, cos ф2 = 1.
Решение. Напряжение на вторичной обмотке
Число витков вторичной обмотки
Ток нагрузки
Ток в общей части обмотки
Потери в меди уменьшаются в
т. е. в 2 раза.
Мощность нагрузки
Электрическая мощность
Электромагнитная мощность