14. Измерительные трансформаторы. Автотрансформаторы. Принцип действия. Особенности функционирования и конструктивного исполнения.

Измерительный трансформатор напряжения (ТН) применяется при измерениях в сетях переменного тока напряжением свыше 220 В. ТН представляет собой понижающий трансформатор с таким соотношением витков в первичной и вторичной обмотках, чтобы при номинальном первичном напряжении вторичное напряжение составляло 100В.

ТН работает в режиме, близком к режиму "холостого хода", т.е. I₂ = 0. Класс точности прибора зависит от выбора рабочей точки на петле гистерезиса (B_m=0,1….0,2 Тл , I₁=I₀). Для этого увеличивают количество витков первичной цепи. Соотношение витков в трансформаторе подбирается таким образом, чтобы получить во вторичной цепи U=100 B. Для обеспечения надежной работы ТН обязательно заземляется вторичная цепь и корпус трансформатора. Система уравнений для трансформатора имеет вид:

Так как U₁ = -E₁ , U₂ = E_2НОМ, то напряжение в первичнолй обмотке определяется выражением:

Трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока (ТТ) применяется для включения амперметров и обмоток тока ваттметров, счетчиков энергии и фазометоров в цепях переменного тока, чаще всего в сильно точных (с большим значением тока). ТТ работает в режиме, близком к "короткому замыканию". Первичная обмотка ТТ выполняется из провода большого сечения и включается в сеть последовательно (количество витков первичной цепи равно1). Вторичная обмотка - многовитковая.

Уравнение МДС имеет вид: I₁W₁ + I₂W₂ = I₀W₁; Точность тока измерительной цепи определяется выбором точки на петле гистерезиса (Bm=0,1…0,2Тл, I0 =0). Количество витков во вторичной цепи подбирается таким образом, чтобы во вторичной цепи протекал ток 5 А, откуда

Данный трансформатор является опасным при эксплуатации, так как нельзя размыкать вторичную цепь под нагрузкой. При размыкании цепи произойдет рост потерь в магнитопроводе в квадратичной зависимоти (В²), что приведет к пробою изоляции и обслуживающий персонал может попасть под высокое напряжение.

Автотрансформатор (рис. 1) имеет одну обмотку – обмотку высшего напряжения.

Обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

. (1)

Рис. 1. Принципиальная схема автотрансформатора.

Часть обмотки можно выполнить тонким проводом, т. к. через нее протекает ток примерно равный разности величин , которая мала по сравнению с токами и . Это позволяет снизить габариты автотрансформатора по сравнению с трансформатором такой же мощности. Полная расчетная мощность общей части обмотки:

. (2)

Полная расчетная мощность остальной части обмотки:

. (3)

Так как ,

то

. (4)

Расчетная мощность трансформатора:

. (5)

При одной и той же передаваемой мощности:

. (6)

Чем ближе к , тем выгоднее применение автотрансформатора. На практике  .

15. Выпрямительные устройства. Управляемые, неуправляемые, синхронные. Общие сведения. Назначение, принцип действия. Показатели качества, классификация. Вентили. Управляемые и неуправляемые. Их параметры и характеристики.

Все выпрямительные схемы можно разделить по основным признакам:       1) по числу фаз первичной обмотки трансформатора - на однофазные и 3^х - фазные;       2) по числу импульсов тока во вторичной обмотке трансформатора за период - на одно и двухтактные;       3) неуправляемые и управляемые.      Для упрощения анализа выпрямителя сначала будем рассматривать его работу на чисто активную нагрузку, полагая трансформатор и вентили идеальными. Это значит, что потери в трансформаторе отсутствуют, а вентили имеют идеальную вольтамперную характеристику.      Для правильного выбора трансформатора и вентилей необходимо знание параметров, которыми характеризуется работа каждого из элементов выпрямительной схемы. Заданными являются: средние значение выпрямленного пряжения  и тока  и требуемый коэффициент пульсаций 

Управляемые выпрямители позволяют преобразовать переменный ток в постоянный и плавно изменять выпрямленное напряжение от нуля до номинального значения.  В настоящее время в электроприводах постоянного тока и в системах возбуждения синхронных двигателей основной элементной базой при построении управляемых выпрямителей являются тиристоры.  Тиристоры — не полностью управляемые полупроводниковые приборы, обладающие двумя устойчивыми состояниями равновесия: открытым (проводящим ток) и закрытым (не проводящим тока). Тиристор (рис. 4, а), имеющий три электрода (анодный вывод А, катодный К и управляющий электрод У), начинает проводить ток в том случае, если к анодному выводу (по отношению к катодному выводу) приложен положительный потенциал и одновременно к управляющему электроду подается положительный управляющий сигнал. При приложении к анодному выводу положительного потенциала сопротивление тиристора будет зависеть от управляющего тока. При отсутствии управляющего сигнала (1у = 0) сопротивление тиристора велико. При появлении управляющего тока (1у = 1ун) тиристор перейдет в открытое состояние и проводимость его будет высокой.

К неуправляемым относятся выпрямители на диодах.