книги из ГПНТБ / Китаев, В. Е. Трансформаторы учеб. пособие

Потоки рассеяния совпадают по фазе с токами, их создающими, т. е. вектор <Dsl совпадает с вектором / ь а вектор Ф.,2 с вектором /о.

Основной магнитный поток возбуждается намагничивающим током / , протекающим по первичной обмотке трансформатора и совпадающим по фазе с магнитным по­ током. Следовательно, намагничиваю­ щий ток отстает от приложенного на­ пряжения на 90° по фазе и является

чисто реактивным.

Для возбуждения магнитного пото­ ка в магнитопроводе трансформатор потребляет из сети источника энергии реактивный намагничивающий ток

воде из стали с большей магнитной проницаемостью магнитная индукция будет больше, чем в магнитопроводе с меньшей магнит­ ной проницаемостью (Вт" > В тг) •

Следовательно, применение для магнитопроводов трансформа­ торов сталей с более высокой магнитной проницаемостью дает возможность увеличить магнитную индукцию и уменьшить сечение магнитопровода, что в свою очередь уменьшает массу магнитопро­ вода и обмоток трансформатора.

Из-за' насыщения стали магнитную индукцию в магнитопроводе нельзя беспредельно увеличивать, так как сравнительно небольшое повышение магнитной индукции (рис. 10) выше определенного предела приводит к резкому увеличению намагничивающего тока и повышает потребление реактивной мощности из сети.

20

Величина намагничивающего тока в сильной степени зависит от качества сборки магнитопровода. Если при сборке отдельные части магнитопровода неплотно прилегают друг к другу, так что между стержнем и ярмом имеется некоторый немагнитный промежуток, это вызывает резкое увеличение магнитного сопротивления и зна-

чительное повышение намагничивающего тока, необходимого для возбуждения магнитного потока в магнитопроводе.

§ 8. Э. Д. С. ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

При любом изменении магнитного потока, сцепленного с какимлибо витком, в этом витке индуктируется э. д. с., равная по величи­ не и обратная по знаку изменению магнитного потока во времени. Обмотки трансформатора имеют обычно большое число витков. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуктируется одинаковая э. д. с., так как все витки этих обмоток сцеплены с од­ ним и тем же магнитным потоком. Таким образом, э. д. с. каждой

.обмотки равна сумме э. д. с. всех ее витков, т. е. произведению числа витков на э. д. с., индуктированную в одном витке.

Если' — число витков первичной, a w2— число витков вто­ ричной обмотки трансформатора, то действующие значения э. д. с. этих обмоток равны:

21

Решение. Число витков первичной обмотки трансформатора

э. д. с. первичной и вторичной обмоток трансформатора, если И)|=670 и Шг=90. Решение. Действующее значение э. д. с. первичной обмотки

Ех= 4 ,44щ1/Фт -1 0 -8= 4 ,44-670-50-1,5-106-10-*=220 в,

действующее значение э. д. с. вторичной обмотки

£ 2=4,44щ^Фш-1 0 -в = 4 ,44-90-50-1,5-106-1 0 -8 = 24 в.

При работе трансформаторов падения напряжения в сопротив­ лениях их обмоток обычно очень малы, и можно считать, что напря­ жение первичной обмотки U\ равно ее э. д. с. Еj, а напряжение вторичной обмотки U2 равно ее э. д. с. Е2, т. е.

U1 = E1 и t/2-=£3.

Отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной об­ моток трансформатора называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой k, т. е.

Таким образом, если изготовить трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого имеют различное число витков, то при включении первичной обмотки в сеть переменного тока с напряже­ нием U1 на зажимах вторичной обмотки возникает напряжение U2, не равное напряжению £Л.

Когда число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной, то в той же мере напряжение на зажимах вторичной об­ мотки меньше напряжения на зажимах первичной обмотки и транс­ форматор является понижающим. Если же число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной, то и напряжение вторич­ ной обмотки больше напряжения первичной и трансформатор является повышающим.

Итак:

Если, например, первичная обмотка трансформатора с числом витков Ш1=660 включена в сеть с напряжением Ui=220 в, то на­ пряжение на зажимах вторичной обмотки с числом витков w2—36

Г Л А В А 2

ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

§ 9. МАГНИТОПРОВОДЫ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трехфазный трансформатор может быть составлен из трех оди­ наковых однофазных; в этом случае он называется групповым. Первичные обмотки трех однофазйых трансформаторов соединяют между собой по одной из трехфазных схем, так же как и вторичные обмотки.

Групповые трехфазные трансформаторы применяют при очень больших мощностях (3x630 ква и выше). Это объясняется тем, что

где условия транспорта и надежность при эксплуатации имеют осо­ бенно важное значение. Однако групповой трансформатор несколь­ ко дороже трехфазного трансформатора на ту .же мощность, зани­ мает больше места и имеет меньший к. п. д.

Трехфазные трансформаторы со связанной магнитной системой выполняются главным образом стержневыми (рис. 11). Получение такого магнитопровода можно представить себе следующим обра­ зом. Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стерж­ не сердечника магнитопровода, а другой стержень каждого транс­ форматора не имеет обмотки. Если эти три трансформатора рас­ положить так, чтобы • стержни, не имеющие обмоток, находились рядом, то три стержня можно объединить в один — нулевой.

Через объединенный стержень будут замыкаться магнитные по­ токи трех однофазных трансформаторов, которые равны по вели­ чине и сдвинуты по фазе на одну треть периода. Так как сумма трех равных по амплитуде и сдвинутых по фазе на 1/3 периода магнитных потоков равна нулю в любой момент времени (Фа+

24

Ефг-=У~ЗЕК,

где Ефг — э. д. с. фазы при соединении обмоток в зигзаг; Еи— э. д. с. одной катушки.

При соединении обмоток в треугольник или звезду две катушки, входящие в одну фазу, соединены последовательно, так что э. д. с. фазы равна арифметической сумме э. д, с. катушек, т. е.

£ф,, = £'фД = 2£ к.

Следовательно, при одинаковом расходе обмоточного провода э. д. с. фазы при соединении обмоток в зигзаг меньше, чем при сое­ динении в звезду и треугольник.

Таким образом, схема соединения обмоток трехфазного транс­ форматора в зигзаг неэкономична и не имеет широкого практиче­ ского применения. Эту схему используют в ртутных выпрямителях, так как при ее применении отсутствует вынужденное намагничива­ ние сердечника. Кроме того, ее используют в сложных мостовых схемах выпрямления для преобразования симметричной трехфаз­ ной системы в шести-, девяти-, двенадцатифазную и т. д.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов в звез­ ду, треугольник и зигзаг обозначают знаками соответственно У, А

и ■ . Если обмотка имеет выведенную нулевую точку, то в соот­

ветствующем знаке обозначают нулевую точку и показывают вы­

§ 11. ГРУППЫ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

if

Группы трехфазных трансформаторов обозначают следующими знаками:

у / у ^ ~ 0 , Y / A - 1 1 и т. д.,

гДе знак над чертой показывает схему соединения обмоток высше­ го напряжения, знак под чертой — схему соединения обмоток низ­ шего напряжения, цифра — угол между векторами линейных э. д. с. обмоток высшего и низшего напряжения, выраженный числом

угловых единиц по 30°.

Так, первое обозначение группы показывает, что обмотки выс­ шего и низшего напряжения соединены в звезду, причем обмотки низшего напряжения имеют выведенную нулевую точку и угол меж­ ду векторами линейных э. д. с. обмоток высшего и низшего напря­ жения равен 0X30°=0°.

26

Группы трехфазных трансформаторов зависят от схемы соеди­ нения обмоток, обозначения зажимов фаз обмоток высшего' и низ­ шего напряжения и от направления намотки. Если направление намотки обмоток высшего и низшего напряжения одинаково, то э.. д. с., индуктируемые в фазах обмоток высшего и низшего напря­ жения, совпадают по фазе. Если обмотки имеют встречное‘направ­ ление намотки, то э. д. с. фаз высшего и низшего напряжения находятся в противофазе.

Предположим, что обмотки высшего и низшего напряжения сое­ динены в звезду и имеют одинаковое направление намотки, что

Рис. 13* Схемы соединения обмоток и векторные дна граммы э. д. с. для трансформаторов:

а — группы 0, б — группы 4

условно показано на рис. 13, а. Тогда э. д. с., индуктируемые в фа­ зах обмоток высшего и низшего напряжения, будут совпадать, что по­ казано на векторной диаграмме: векторы Еа и ЁА, Еь и Ев, Ес и Ес параллельны. Векторы линейных э. д. с. соответствующих зажимов обмоток высшего и низшего напряжения (ЕАВ и Еаь) оказались параллельны, т. е. угол между ними 0°, и трансформатор принад­ лежит группе 0.

• Если изменить обозначение зажимов обмоток низшего напря­ жения, как показано на рис. 13, б, то при этом повернется на 120° звезда фазных э. д. с. обмоток низшего напряжения. В этом случае будут параллельными векторы Ес и ЕА, Еа и Ев, Еь и Ес, так как обмотки фаз с и А, а и В, Ь я С находятся на одних и тех же стержнях и сцеплены с одним потоком. Угол между векторами линейных э. д. с. ЕАВ и Еаъ стал равен 120°, т. е. мы получили группу 4.

Если произвести еще одно изменение обозначения зажимов

.обмоток низшего напряжения, векторы фазных и линейных э. д. с.

27

обмоток низшего напряжения повернутся еще на 120° по часовой стрелке и мы получим группу 8.

Если обмотки низшего напряжения намотать встречно обмоткам высшего напряжения или, что то же самое, изменить обозначения начал и концов фаз низшего напряжения, то фазные э. д. с. обмо­ ток высшего и низшего напряжения будут направлены встречно и угол между векторами линейных э. д. с. ЕАВ и ЕаЬ будет равен 180°, т. е. мы получим группу 6. При встречном направлении намотки обмоток высшего и низшего напряжения мы можем, по­ добно ранее рассмотренному, провести круговое смещение зажи­ мов и получить при этом группу 10 и группу 2.

Рис. 14. Схема соединения обмоток и векторные диа­ граммы э. д. с. для трансформатора группы 11

Таким образом, при соединении обмоток по схеме звезда — звез­ да мы можем получить любую четную группу — 2, 4, 6, 8, 10, 0.

При соединении по схеме звезда — треугольник векторы фазных э. д. с. обмоток дысшего и низшего напряжения, находящихся на одних стержнях сердечника, при согласном направлении намоток имеют одинаковое направление.

ной на рис. 14, треугольники линейных э. д. с. обмоток высшего и низшего напряжения будут смещены на —30° или +330°, т. е. мы получили группу 11, что показано на векторной диаграмме. При круговом смещении зажимов обмоток низшего напряжения тре­ угольник линейных э. д. с. поворачивается на 120 или 240°, т. е. мы получаем группы 3 и 7. При встречном направлении намотки обмо­ ток низшего напряжения могут быть получены группы 1, 5 и 9.

Таким образом, при соединении обмоток по схеме звезда — тре­ угольник или треугольник — звезда может быть получена любая

шего напряжения соединены в звезду для уменьшения фазной э.д. с.

28