Розділ 4. Трансформатори з регулюванням вторинної напруги

В експлуатації трансформаторів досить часто виникає необхідність регулювання вторинної напруги.

При регулюванні розрізняють два основні випадки.

1. Стабілізація вторинної напруги при незначному (на 5  10 %) зміненні первинної напруги, яке виникає звичайно у зв’язку зі спадом напруги в лінії.

2. Регулювання вторинної напруги у зв’язку з особливостями технологічного процесу в широких межах при незмінній або мало змінній первинній напрузі.

В обох випадках вторинна напруга регулюється зміною коефіцієнта трансформації.

У першому випадку з малими змінами первинної напруги можливо регулювати числа витків первинної або вторинної обмоток. Наприклад, зі зниженням первинної напруги відповідно зменшують число витків первинної обмотки так, щоб ЕРС витка залишилась незмінною. Оскільки число витків вторинної обмотки не змінюється, незмінною залишиться й ЕРС вторинної обмотки. При зростанні первинної напруги відповідно збільшують число витків первинної обмотки.

У другому випадку, коли потрібно регулювати вторинну напругу з незмінною первинною, змінюють число витків вторинної обмотки, тобто регулювання виконується ступінчасто.

Плавне регулювання напруги трансформаторів здійснюється трудніше, ніж ступінчасте, й тому такі трансформатори виконують на відносно менші потужності, переважно для спеціального використання. Плавне регулювання напруги досягається різними способами. Наприклад, переміщенням ярма відносно однієї з обмоток або обох; за допомогою реактора з рухомим сталевим осердям; переміщеннями однієї обмотки відносно іншої й магнітопроводу. У 1927 р. в СРСР В. А. Андроновим було взято перший патент на конструкцію регульованого автотрансформатора, після чого аналогічні конструкції з’явились і в інших країнах. Обмотка автотрансформатора намотується на його осердя в один шар і звичайно виконується з неізольованого дроту. По обмотці ковзають щітки спеціальної конструкції. Ширина щітки повинна бути такою, щоб перехід з витка на виток відбувався без розриву робочого ланцюга. Для обмеження струму короткого замкнення, який при цьому виникає у витках, які коротко замикаються щіткою, остання може виконуватись із низки контактів, які з’єднуються між собою активними опорами, або може бути вугільною з таким розрахунком, щоб поперечний опір щітки був достатнім для обмеження струму короткого замкнення, а подовжній опір не викликав би надмірного спаду напруги при проходженні струму навантаження. Число витків обмотки вибирається таким чином, щоб на виток припадало 0.5  1 В, тобто, щоб регулювання напруги відбувалось практично плавно.

У 1948 р. Московський електромеханічний завод “ Гостеасвет” почав серійно продукувати такі автотрансформатори однофазного та трифазного виконань.

При ступінчастому регулюванні змінювати число витків первинної обмотки в цьому разі не можна, оскільки це призведе до зміни магнітного потоку трансформатора й до перегріву або погіршення використання. Крім того, одержати малу вихідну напругу

з незмінним числом витків вторинної обмотки практично не можливо, оскільки при цьому потрібно мати велику кількість регулювальних витків. При дуже великих потужностях іноді застосовують регулювання на високовольтній обмотці, щоб не застосовувати регулювальної апаратури на великі струми. При цьому використовують спеціальні автотрансформаторні схеми.

Перемикання відгалужень обмоток w₁ та w₂ може здійснюватись у вимкненому від первинної та вторинної мереж трансформаторі (перемикання без збудження) або з навантаженням (регулювання з навантаженням). Існують також трансформатори з плавним регулюванням напруги зміною числа витків w₂ або магнітного потоку Ф₂.