1.6 Автотрансформаторы

Автотрансформатором называется трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения

(рис. 1.10). Автотрансформатор является обратимым и может использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения. Схема, приведенная на рис. 1.10, соответствует работе трансформатора в режиме понижения напряжения. К первичной обмотке, имеющей w₁ витков, подводится напряжение U₁. Напряжение U₂ берется от части витков w₂ первичной обмотки.

Основные соотношения, выведенные для трансформатора, справедливы и для автотрансформатора.

В режиме нагрузки можно приближенно считать

, где (1.33)

Так как первичный и вторичный токи сдвинуты почти на 180⁰_, то по общей части обмотки (нижней части на схеме) будет протекать разность токов

(1.34)

Это позволяет выполнить общую часть обмотки меньшего сечения, чем для обычного трансформатора. Выгода получается тем больше, чем ближе коэффициент трансформации к единице. Верхняя часть обмотки, по которой протекает первичный ток, имеет число витков

(1.35)

По сравнению с первичной обмоткой обычного трансформатора и здесь расход обмоточного провода получается меньшим в раз. Уменьшение объема обмоток определяет также и уменьшение размера и массы сердечника. Кроме того автотрансформатор характеризуется меньшими потерями по сравнению с обычным трансформатором.

Рисунок 1.10 Автотрансформатор

Вместе с тем в автотрансформаторе цепь низкого напряжения электрически связана с цепью высокого напряжения. Это может вызвать появление в цепи низкого напряжения высоких потенциалов (напряжений относительно земли), которые опасны для персонала, работающего с трансформатором.

Кроме того при больших коэффициентах трансформации выгода от использования автотрансформатора становится малой и применять его не целесообразно.

1.7 Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы служат для включения измерительных приборов в цепях переменного тока.

1.7.1 Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения применяют для того, чтобы в цепях высокого напряжения электрически изолировать измерительный прибор от высокого напряжения. Это необходимо для защиты обслуживающего персонала, а также для сохранения изоляции измерительного прибора. Кроме того измерительные трансформаторы дают возможность расширить пределы измерений. Измерительные трансформаторы напряжения служат для включения вольтметров, а также других приборов, которые должны реагировать на значение напряжения, например катушек напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров.

На рис. 1.11 показана схема подключения вольтметра через трансформатор напряжения. Напряжение U₁ понижается до стандартного напряжения U₂, на которое рассчитан вольтметр, например до 100В при U₁=6000В. Так как сопротивление вольтметра велико, то измерительный трансформатор напряжения всегда работает в режиме близком к холостому ходу. Этим обеспечивается определенное неизменное соотношение между первичным и вторичным напряжениями, равное коэффициенту трансформации, что необходимо для уменьшения погрешности измерения.

(1.36)

Показания вольтметра должны умножаться на коэффициент трансформации, или шкала вольтметра должна градуироваться с учетом коэффициента трансформации.

Рисунок 1.11- Схема включения трансформатора напряжения

Для безопасности обслуживания вторичная обмотка трансформатора, кроме ее тщательной изоляции от первичной, заземляется с целью получения достаточно низкого напряжения относительно земли.