Специальные трансформаторы

Автотрансформаторы

Автотрансформатор (рисунок 11) представляет собой трансформатор, у которого вторичная обмотка является частью первичной (понижающий автотрансформатор) или первичная обмотка является частью вторичной (повышающий автотрансформатор). Это значит, что вторичная цепь имеет не только магнитную связь с первичной, но и электрическую. Основные уравнения трансформатора приемлемы и для автотрансформатора.

Чем ближе к единице коэффициент трансформации К, тем ближе значение тока İ_ах к нулю. Значит, участок обмотки ах можно наматывать проводом меньшего сечения, чем сечение провода вторичной обмотки трансформатора. Это приводит к экономии меди. Поскольку мощность, передаваемая во вторичную обмотку, состоит из мощности, передаваемой

Рисунок 11 – Принципиальная

схема автотрансформатора

электрическим и электромагнитным путями, то расчетный объем стали автотрансформатора меньше, чем у двухобмоточного трансформатора, так как не вся мощность передается посредством магнитного поля. При сравнении потерь меди во вторичных обмотках автотрансформатора и трансформатора видно, что у автотрансформатора они тем меньше, чем ближе к единице коэффициент трансформации , т. е.

Поэтому автотрансформаторы применяются при небольших коэффициентах трансформации: .

Таким образом, в автотрансформаторе, по сравнению с двухобмоточным трансформатором, расход меди и потери в меди

сокращаются на ( ) %.

В авиационном оборудовании автотрансформаторы используются в системах обогрева стекол кабины и для питания различных блоков систем регулирования.

Конструктивно автотрансформаторы похожи на однофазные трансформаторы броневого типа.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы используются для преобразования тока (ТТ – трансформаторы тока) или напряжения (ТН – трансформаторы напряжения) до значений, удобных для измерения.

Мощности их сравнительно малы, так как ТТ работают в режиме короткого замыкания (КЗ), а ТН – в режиме холостого хода (ХХ). Эти режимы работы и требования малых погрешностей определяют особенности расчета и конструирования измерительных трансформаторов.

Трансформаторы тока используются в авиационном оборудовании для измерения токов или получения сигналов, пропорциональных токам в системах регулирования, и защиты электроэнергетических систем.

У трансформаторов тока первичная обмотка состоит из одного или нескольких витков (рисунок 12, а), включаемых последовательно в цепь измеряемого тока. Вторичная обмотка выполняется с большим числом витков и нагружается небольшим сопротивлением нагрузки (обмотка амперметра, устройство автоматики с относительно малым сопротивлением).

Из рисунка 12, б легко определяется зависимость тока от :

где – сопротивление контура намагничивания;

, , – приведенные ток и сопротивления вторичной цепи.

а

б

Рисунок 12 – Трансформатор тока:

а – электрическая схема; б – схема замещения

Из уравнения видно, что при (магнитная

цепь не насыщена) ток прямо пропорционален току и чем

, тем справедливее равенство ( – коэффициент трансформации) и тем меньше фазовая погрешность между токами и , которая имеет важное значение в системах регулирования и защиты. Поэтому в трансформаторах тока для увеличения сопротивления контура намагничивания сердечник выполняют из стали с хорошей проводимостью, а магнитная индукция при выбирается в пределах 0,08 – 0,1 Т.

Вторичная обмотка трансформатора всегда замкнута, в противном случае индукция в сердечнике увеличится до 1,4 – 1,8 Т, что вызовет перегрев стали и образуется пикообразное перенапряжение вторичной обмотки.

Трансформаторы напряжения используются в схемах управления и регулирования напряжения источников электроэнергии для получения сигналов, пропорциональных напряжению. ТН работают в режиме близкому к режиму ХХ, так как сопротивление велико.

Погрешность измерения напряжения

в соответствии с классами точности 0,5; 1; 3 не должна превышать значениq 0,5; 1 и 3 %. При этом угловая погрешность, выраженная в минутах, должна быть в пределах ; и для класса 3 не нормируется.

Импульсные трансформаторы

Импульсные трансформаторы (ИТ) получили свое развитие при применении радиолокации. Причем в радиолокационной технике используются мощные ИТ. Малогабаритные ИТ (МИТ) нашли применение в дискретных счетно-решающих устройствах и в трансформаторных преобразователях электроэнергии. ИТ используются как для согласования параметров цепей (рисунок 13, а), так и для управления транзисторами посредством изменения полярности импульсов (рисунок 13, б). Форма импульса вторичного напряжения показана на рисунке 14. В МИТ, как правило, используются ферритовые кольцевые или металлические (ленточные) сердечники со средней длиной 7 – 18 мм.

а

б

Рисунок 13 – Схемы импульсных трансформаторов

Для получения неискаженной формы импульса (без колебательных процессов) необходимо максимально уменьшить паразитную емкость и индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. С этой целью уменьшают размеры сердечника и число витков обмоток.

Рисунок 14 – Форма импульса

вторичного напряжения импульсного трансформатора