13. Назначение, принцип действия и устройство однофазного трансформатора

Трансформатор представляет собой электрический аппарат, основанный на явлении взаимоиндукции и предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же самой частоты. Простейший трансформатор имеет сталь­ной сердечник и две обмотки, изолированные как от сердечника, так и друг от друга (рисунок 1).

Рисунок 1- Схема устройства трансформатора

Обмотка трансформатора, которая подключается к источнику напряжения, называется первичной обмоткой, а та обмотка, к которой подключаются потребители (лампы накалива­ния, электродвигатели, нагревательные приборы и т, д.) или линии передачи, ведущие к потребителям, называется вторич­ной обмоткой.

Переменный ток, проходя по первичной обмотке, создает переменный магнитный поток, который сцепляется с витками вторичной обмотки и наводит в них э. д. с.

Переменный магнитный поток, проходящий по сердечнику трансформатора, пересекает не только вторичную обмотку, но и первичную обмотку трансформатора. Поэтому в первичной обмотке также будет индуктироваться э. д. с.

Сердечник (магнитопровод) трансформатора образует замк­нутый для магнитного потока контур и изготовляется из листо­вой электротехнической (трансформаторной) стали. От­дельные листы стали для изоляции их один от другого покрыва­ют слоем лака, после чего стягивают болтами, пропущенными в изолирующих втулках. Такое устройство применяется для уменьшения вихревых токов, индуктируемых в стали перемен­ным магнитным потоком. Части магнитопровода, на которые надевается обмотка, называются стержнями. Стержни соединя­ются верхним и нижним ярмом.

По конструкции магнитопровода различают два типа транс­форматоров: стержневые и броневые. У трансформатора стержневого типа обмотки охватывают стержни магнитопровода; у трансформатора броневого типа магнитопровод, наоборот, как «броней», охватывает обмотки.

14. Параллельная работа трансформаторов

Для включения на параллельную работу однофазных трансформато­ров необходимо выполнить следующие условия.

1. Напряжения первичных и вторичных обмоток параллельно включаемых трансформаторов должны быть равны. В этом случае коэффициенты трансформации трансформаторов окажутся также равными. Это условие можно записать так:

Если на параллельную работу включить трансформаторы с различными коэффициентами трансформации, то вторичные э. д. с. их будут неодинаковы. Но на вторичных шинах не могут быть два различных напряжения. Поэтому разностная э. д. с. Е создаст в замкнутом контуре вторичных обмоток ток, который называется уравнительным. При большой разнице в коэффициентах трансформации уравнительный ток может оказаться настолько большим, что параллельная работа таких трансформаторов окажется невозможной.

При нагрузке трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, включенных на параллельную работу, по их обмоткам будет протекать ток, равный геометрической сумме нагрузочного и уравнительного токов. Как показывают вычисления, в этом случае трансформатор с меньшим коэффициентом трансфор­мации будет нагружен больше. Во избежание перегрева необходимо снизить внешнюю нагрузку и поставить перегруженный трансформатор в нормальные условия работы.

При этом трансформатор с большим коэффициентом трансфор­мации будет недогружен.

На практике приходится иногда включать на параллельную работу трансформаторы с различными коэффициентами трансформации.

По ГОСТ 401—41 на параллельную работу можно включать трансформаторы, если разница в коэффициентах трансформа­ции их не превышает 0,5%.

2. Вторым условием параллельной работы трансформаторов является равенство напряжений короткого замыкания. Расчет показывает, что при параллельной работе трансформаторов с одинаковыми коэффициентами трансформации и с одинаковыми мощностями, но различными напряжениями короткого замыкания Uk нагрузка (ток или полная мощность) распределится между трансформаторами обратно пропорционально Uк : трансформатор с большим Uк возьмет на себя меньшую мощность.

На практике разрешается включать на параллельную работу трансформаторы, если их напряжения короткого за­мыкания отличаются между со­бой не более чем на ±10% от их среднего значения. Мощности трансформаторов при этом должны отличаться не более чем в три раза.

3. Третьим условием параллельной работы трансформаторов является включение одинаковыми фазами со стороны высшего и низшего напряжений.

Последнее условие на практике проверяется следующим об­разом (рисунок1).

Рисунок 1-Включение на параллельную работу однофазных трансформаторов

Пусть к работающему однофазному трансформатору 1 требуется параллельно включить однофазный трансформатор 2 . Трансформатор 2 включают со стороны высшего напряжения, а один из зажимов его вторичной обмотки присоединяют к любой шине низшего напряжения. Между вторым зажимом вторичной обмотки трансформатора 2 и другой шиной низшего напряжения включают вольтметр, рассчитанный на двойное напряжение на низкой стороне трансформаторов. Включать на параллельную работу оба трансформатора можно в том случае, если вольтметр покажет нуль.