17.6. Масштабний поворотний трансформатор

В багатоступінчастих схемах для узгодження величини вихідної напруги попереднього ступеня та вхідної – наступного без порушення закону зміни, тобто для погодження ступенів (каскадів), застосовуються масштабні поворотні трансформатори. Вторинна діюча напруга такого трансформатора залишається незмінною в процесі роботи схеми. Тому ротор постачається фіксуючим (стопорним) пристроєм. Погодження масштабів здійснюється звичайно створенням сигнальних або зміщуючих напруг.

У першому випадку масштабний поворотний трансформатор з’єднується за звичайною схемою СКПТ з первинним симетуванням. У відповідності з формулами (17.30), (17.31) визначаються напруги та , тобто для вторинних обмоток при α=const масштабними коефіцієнтами є та .

Зміна масштабного коефіцієнта може здійснюватись зміною фіксованого значення кута α в межах 0÷90º. При цьому масштабний коефіцієнт буде змінюватись в межах . За допомогою спеціальних схем вмикання діапазон зміни масштабного коефіцієнта може бути розширений.

Створення зміщуючих напруг застосовується найчастіше для зміни кутових меж роботи лінійного поворотного трансформатора. Як уже зазначалось, залежність U₂(α) лінійного поворотного трансформатора зберігає лінійність до α_тах=±60º. При цьому кут α змінює свій знак (рис.19.9).

Рис. 17.9. Вихідна характеристика ЛПТ

Якщо за якимись причинами це не бажано, то можливо змістити криву U₂(α) таким чином, що α буде однозначно в межах лінійної ділянки характеристики. Для цього необхідно увімкнути послідовно із затискачами вихідної напруги U₂(α) джерело зміщуючої напруги U_зм. Величина цієї напуги повинна бути дорівнюючою U_2тах, а її вектор повинен знаходитись у протифазі до U₂(-60º). В цьому випадку при α=-60º результуюча напруга дорівнює:

При α=0 .

При α=-60º .

Таким чином, крива U₂(α) зміщується (штрихова лінія на рис.17.9) так, що початок відрахування (нуль) переноситься в точку α=-60º (суцільна лінія на рис.17.9).

Виконуючи відліки за зміщеною характеристикою, зазначаємо, що

,

.

Схема, яка реалізує такий режим роботи, наведена на рис.17.10.

Рис. 17.10. Схема вмикання ЛПТ зі зміщенням характеристики

Обидва поворотних трансформатора симетруються з первинного боку.

17.7. Робота поворотного трансформатора в режимі фазообертача

Для того, щоб поворотний трансформатор міг працювати в цьому режимі, необхідно, щоб напруга на його виході змінювалась тільки за фазою, залишаючись незмінною за ефективним значенням, тобто повинно бути:

. (17.86)

Одна із схем така ж, як на рис.17.8. Але, на відміну від режиму перетворювача координат, до схеми підводяться зсунуті між собою на 90º напруги, причому

, (17.87)

або

. (17.88)

За формулами (17.80), (17.81) з урахуванням (17.87), (17.88):

; (17.89)

. (17.90)

Оскільки (17.89), (17.90) зведено до форми (17.86), робота схеми рис.17.8 в режимі фазообертача доведена.

В іншій схемі (рис.17.11) часовий зсув за фазою напруги U_вих відносно U_вх при зміні α досягається параметричним способом. Оскільки компенсаційна обмотка компенсує поперечну складову магнітного потоку , будемо наближено вважати, що в машині діє тільки подовжній магнітний потік . Нехтуючи спадами напруги в обмотках, наближено можливо вважати, що

; (17.91)

. (17.92)

Рис. 17.11. Схема вмикання фазообертача з параметричним зсувом фази вихідної напруги

Для вторинного ланцюга поворотного трансформатора (рис.17.11) справедливі рівняння:

1. ;

2. ; (17.93)

3. .

Вирішуючи систему рівнянь (17.93), після перетворень одержимо:

; (17.94)

; (17.95)

. (17.96)

Враховуючи (17.91), (17.92) в (17.96), після перетворень одержимо:

. (17.97)

Тоді:

, (17.98)

де

. (17.99)

У (17.98) опори х_с та R вибираються таким чином, щоб

. (17.100)

Тоді

, (17.101)

або

. (17.102)

Порівнюючи в (19.102) уявні та дійсні частини, одержимо

, (17.103)

. (17.104)

Якщо додержується (17.103), то з (17.104):

. (17.105)

З формули (17.105) можливо визначити необхідну величину ємності конденсатора С при заданому R.

Отже, якщо опори співвідносяться між собою як (17.103), (17.104), то з формули (17.98) з урахуванням (17.101):

. (17.106)

Оскільки одержано вираз (17.106), аналогічний (17.86), робота схеми рис.17.11 в режимі фазообертача доведена.

З виразу (17.103) випливає, що при додержанні цієї умови завжди справедливе співвідношення (17.101), тобто погрішності фазообертача дорівнюють нулеві. При підвищених частотах живлення . Тому для точної роботи фазообертача його необхідно симетрувати вмиканням у вторинні обмотки опорів

.