2.4.2. Трансформаторы специального назначения

Трансформаторы специального назначения – это трансформаторы, изготовленные для узкой специальной области применения. Основными из них являются:

1). Трансформатор для дуговой электросварки (рис. 31): – представляет собой однофазный понижающий трансформатор, преобразующий напряжение сети 220 или 380 В в напряжение (60÷70) В, необходимое для устойчивого горения электрической дуги. Т. к. сопротивление электрической дуги очень мало, сварочный трансформатор работает в режиме, близком к короткому замыканию. Поэтому для ограничения величины тока во вторичную цепь трансформатора последовательно включают дроссель с подвижным сердечником. Изменяя величину воздушного зазора в магнитной цепи дросселя, можно плавно менять величину индуктивного сопротивления дросселя и, следовательно, величину сварочного тока.

2). Трансформатор с подвижным сердечником – это трансформатор, сердечник которого имеет неподвижную часть с первичной обмоткой и подвижную часть с вторичной обмоткой, расположенную внутри неподвижной. Первичная обмотка выполнена из двух катушек, включенных встречно. Если такой трансформатор включить в цепь аналогично вольтдобавочному трансформатору то, изменяя положение подвижного сердечника с вторичной обмоткой, можно плавно регулировать вторичное напряжение.

Рис. 31. Схема включения (а) и внешние характеристики (б) трансформатора для электродуговой сварки.

3). Трансформатор с подвижным сердечником (рис. 32) – это трансформатор, сердечник которого имеет неподвижную часть с первичной обмоткой и подвижную часть с вторичной обмоткой, расположенную внутри неподвижной. Первичная обмотка выполнена из двух катушек, включенных встречно. Если такой трансформатор включить в цепь аналогично вольтдобавочному трансформатору то, изменяя положение подвижного сердечника с вторичной обмоткой, можно плавно регулировать вторичное напряжение.

4). Трансформаторы для выпрямительных установок (рис. 33) – это трансформаторы, во вторичную цепь которых включены вентили, преобразующие переменный ток в пульсирующий. Массогабариты трансформаторов для выпрямительных установок всегда больше, чем у трансформаторов такой же выходной мощности, но при синусоидальных токах в обмотках. Это объясняется тем, что в трансформаторах, работающих в выпрямительных схемах, полезная мощность определяется постоянной составляющей вторичного тока, нагрев обмоток – полным вторичным и первичным токами, содержащими высшие гармоники. Первичную (сетевую) обмотку трёхфазных выпрямительных трансформаторов обычно соединяют в «звезду» или в «треугольник», а вторичную (вентильную) соединяют так, чтобы обеспечить преобразование одно – или трёхфазного тока в многофазный с числом фаз, необходимым для соответствующей схемы преобразования. Чем больше фаз, тем меньше пульсация выпрямленного напряжения. В выпрямителях однофазного тока на электровозах применяют двухфазные (двухимпульсовые) схемы. На тяговых подстанциях применяют шестифазные (шестиимпульсовые) схемы, а иногда и двенадцатифазные (двенадцатиимпульсовые).

Рис. 32. Конструкция (а) и принципиальная схема (б) трансформатора с подвижным сердечником.

Рис. 33. Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя (а), токи и напряжения в обмотках трансформатора (б) и трёхфазный однополупериодный выпрямитель (в).

5). Трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтов (рис. 34) – это трансформатор, имеющий три последовательно и согласно соединённых обмотки, одна из которых (цепь подмагничивания) питается постоянным током. При изменении постоянного тока в цепи подмагничивания, на выходе трансформатора плавно изменяется напряжение.

Рис. 34. Трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтов: конструкция (а) и зависимость вторичного напряжения от постоянного тока подмагничивания (б).

5). Импульсные трансформаторы – служат для трансформации кратковременных импульсов напряжения при минимальных искажениях их формы. Для уменьшения искажений, обусловленных влиянием гистерезиса, вихревых токов, паразитных ёмкостей и индуктивностей рассеивания, обмотки импульсных трансформаторов делают малослойными, а сердечники выполняют витыми из холоднокатаной электротехнической стали или из пермаллоя.

6). Пик–трансформаторы – предназначены для преобразования синусоидального напряжения в напряжение пикообразной формы, которое необходимо для отпирания управляемых вентилей (тиристоров), тиратронов и др. Пик трансформатор представляет собой двухобмоточный трансформатор с сильно насыщенным магнитопроводом и линейным активным или индуктивным сопротивлением в цепи первичной обмотки. Благодаря этому во вторичной обмотке индуктируется ЭДС в виде кратковременных импульсов, максимумы которых соответствуют моментам прохождения тока трансформатора через нуль.

7). Реакторы (дроссели)– это статические электромагнитные устройства, предназначенные для использования их индуктивностей в электрических цепях. Реактор представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником. В зависимости от назначения реакторы бывают:

а) сглаживающие – для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, в том числе и в цепях тяговых двигателей на электровозах и электропоездах переменного тока;

б) переходные – для переключения выводов трансформатора;

в) делительные – для равномерного распределения тока нагрузки между параллельно включенными вентилями;

г) токоограничивающие – для ограничения тока короткого замыкания;

д) помехоподавляющие – для подавления радиопомех, возникающих при работе электрических машин и аппаратов;

ж) индуктивные шунты – для распределения при переходных процессах тока между обмотками возбуждения тяговых двигателей и включенными параллельно им резисторами и др.