Контрольні запитання

1. Які особливості конструкції трансформаторів малої потужності? Різновиди конструкцій осердь, обмоток.

2. З якими частотами працюють трансформатори для радіоелектроніки? Як зменшити спотворення форми струму? Як забезпечується лінійність характеристик? Як впливають вихрові струми?

3. Що таке імпульсні трансформатори для радіоелектроніки? Які особливості їх роботи та схеми заміщення?

4. Які особливості тороїдних трансформаторів? Переваги й недоліки феритових осердь, з пермалою, аморфної сталі і т. і.

5. Особливості та різновиди конструкцій обмоток високочастотних трансформаторів та таких, які працюють в умовах високих температур та радіоактивного опромінення.

6. Як охолоджуються трансформатори малої потужності? Які конструктивні елементи передбачаються для цього?

7. Що таке пік-трансформатори? Де та для чого вони застосовуються? Який їхній принцип роботи? Пояснити на прикладі однієї з конструкцій.

8. Які різновиди конструкцій пік-трансформаторів? Пояснити особливості їх роботи.

9. Електромагнітні стабілізатори напруги. Їхні переваги й недоліки. Пояснити принцип роботи стабілізатора з насиченим осердям.

10. Пояснити принцип роботи електромагнітного стабілізатора напруги на принципі резонансу.

11. Що таке диференціюючі трансформатори та які особливості їх конструкції?

Розділ 2. Трансформаторні перетворювачі частоти й числа фаз та імпульсні

2.1 Трансформатори для перетворення числа фаз

В системах автоматики для живлення виконавчих асинхронних мікродвигунів часто використовується система двофазного струму, яку зручно одержувати з трифазної за допомогою спеціальних трансформаторних схем.

Розповсюджена схема з двох не однакових однофазних трансформаторів Т₁ та Т₂ (рис.2.1,а). Це – Схема Скотта.

а) б)

Рис. 2.1. Перетворення трифазного струму в двофазний: схема Скотта (а); векторна діаграма напруг первинних обмоток (б)

В цій схемі точка О розділяє витки первинної обмотки трансформатора Т₂ навпіл. Напруги обмоток трансформаторів Т₁ та Т₂ зсунуті на чверть періоду. Первинні напруги трансформаторів Т₁ та Т₂ співвідносяться, як

,

тобто (рис.2.1, б):

.

Для одержання однакових напруг на вторинних обмотках трансформаторів необхідно, щоб коефіцієнти трансформації співвідносились, як

.

Звичайно обидва трансформатора виконуються з однаковим числом вторинних витків, але первинні витки трансформатора Т₁ мають відпайку на відстані від початку обмотки.

При симетричних двофазних струмах вторинного ланцюга струми трифазного первинного ланцюга також симетричні.

Систему двох напруг, зсунутих у часі на 90^о, можливо одержати, наприклад, з трифазної мережі з нульовим дротом, якщо вважати напругою U_A2ф двофазної системи фазну напругу трифазної мережі (рис.2.2,а), а напругою U_В2ф – лінійну напругу трифазної мережі. Якщо трифазна мережа з нульовим проводом відсутня, то її можливо створити за допомогою трифазного трансформатора (рис.2.2,б).

а) б)

Рис. 2.2. Одержання двофазної системи напруг: при наявності трифазної мережі з нульовим проводом (а), якщо трифазна мережа без нульового проводу (б)

Однофазні системи застосовуються в тягових мережах, для живлення електропічних та нагрівальних установок. Шестифазні системи застосовуються в перетворювальних установках, які забезпечують зменшення пульсації спрямленого струму.

Рис. 2.3. Перетворення трифазної системи на шестифазну

В потужних турбогенераторах для зменшення струму в паралельній гілці обмотки статора застосовується шестифазна обмотка. Шестифазна система напруг перетворюється трансформатором, який працює у блоці з турбогенератором, у трифазну систему.

Рис. 2.4. перетворення трифазної системи напруг на 12-фазну

Перетворення трифазної системи напруг у шестифазну виконується за схемою (рис.2.3). Шестифазна система в тристрижневому трансформаторі одержується за рахунок вторинної обмотки з середньою точкою. Для одержання з трифазної системи 12-фазної з тристрижневим трансформатором застосовується схема зірка-подвійний зигзаг (рис.2.4).

Схема зірка-подвійний зигзаг (рис.2.5) виконується таким чином. Первинна обмотка трансформатора з’єднана зіркою, а кожна фаза вторинної обмотки поділена на три рівні частини, з’єднані між собою зигзагом.

а) б)

Рис. 2.5. Трансформатор для випрямляча: з’єднання за схемою зірка-подвійний зигзаг (а); діаграми ЕРС (б)

Таким чином, наприклад, кінець частини а₁, розміщений на стержні А, з’єднаний з кінцями а₂ й а₃, які розміщені на стрижнях В та С. На рис.2.5,б побудована діаграма ЕРС у такій схемі трансформатора. Вторинна обмотка намотується в протилежний відносно первинної обмотки бік. Відповідно зірка ЕРС а₁-b₁-c₁

повернута відносно зірки А-В-С на 180^о. ЕРС частин а₂ й а₃ геометрично віднімаються від ЕРС а₁, оскільки частини обмоток з’єднуються своїми кінцями. Те ж саме буде й у інших фазах. Результати геометричного віднімання подані на рис.2.5,б. В цілому напруги 01÷06 створюють симетричну шестифазну систему, в котрій напруги 01÷06=U₂ , де U₂ – напруга між нулем та вихідним затискачем трансформатора.

Можливе застосування й інших схем. Наприклад, при шестистержневій конструкції трансформатора за схемою зірка з середньою точкою перетворення 6/12 аналогічне до перетворення 3/6.

В трансформаторах числа фаз, як і в звичайних трансформаторах, енергія може передаватися з первинної обмотки до вторинної або навпаки. Тому перетворювачі числа фаз можуть перетворювати трифазну систему напруг у багатофазну або навпаки.