Вопросы и задания для контроля

8. Каково назначение измерительных трансформаторов?

9. В каком режиме работают измерительные ТТ и ТН?

10. Чем характеризуется класс точности измерительных ТТ и ТН?

4. Почему нельзя оставлять разомкнутой вторичную обмотку ТТ?

5. Как обеспечивается безопасность работы с ТТ и ТН?

13. Специальные трансформаторы

Сварочные трансформаторы применяют для контактной (шов-ной, стыковой, точечной) и дуговой электросварки. Число витков вто-ричной обмотки w₂ много меньше, чем первичной w₁; в трансформаторах для контактной сварки w₂ невелико и часто w₂ = 1.

Трансформаторы машин контактной сварки работают практичес-ки в режиме короткого замыкания вторичной обмотки. Для дуговой

сварки характерно резкое изменение режима работы трансформатора от холостого хода до короткого замыкания.

Для снижения токов короткого замыкания до 2–3 номинальных сварочные трансформаторы делают с повышенным рассеянием и сопротивлением короткого замыкания Z_К = Z₁ + Z ^/₂. Сопротивления рас-сеяния увеличивают, размещая обмотки на разных стержнях. Иногда в магнитопроводе устанавливают магнитные шунты 1 (рис. 13.1, а), увеличивающие потоки рассеяния Ф_σ1, Ф_σ2 и сопротивления x₁, x₂.

Трансформаторы для контактной сварки выполняют на мощнос-ти до 1000 кВ·А и вторичные напряжения 12–36 В. Сварочный ток во вторичной обмотке регулируют, изменяя число витков первичной об-мотки переключением её отводов.

Трансформаторы для дуговой сварки понижают напряжение при холостом ходе до величины U_2Н, обеспечивающей устойчивое зажига-ние дуги. При сварке постоянно изменяются длина электрической дуги от электрода до детали, сопротивление дуги и вторичное напряжение от U_2Н = 60–75 В до U₂ = 30–40 В при номинальной нагрузке. Для устойчивого и надёжного горения дуги при столь большом изменении U₂ необходимо поддерживать ток сварки I₂ постоянным. Поэтому внешняя характеристика U₂ = f (I₂) с учётом нелинейности электри-ческой дуги имеет круто падающий вид (рис. 13,1, в).

Для регулирования сварочного тока I₂ в зависимости от диаметра электрода или других технологических факторов во вторичную об-мотку последовательно включают реактор (реактивную катушку) 2 с регулируемым воздушным зазором δ в магнитной цепи (рис. 13.1, б). При этом меняется индуктивное сопротивление реактора и ток I₂ в

пределах, ограниченных графиками δ = min и δ = max на рис. 13.1, в.

Применяется также регулирование тока сварки изменением магнитного сопротивления части магнитопровода трансформатора [3].

Трансформаторы для дуговой ручной сварки изготавливаются мощностью до 30 кВ·А, для автоматической – до 100 кВ·А и более.

Пик-трансформаторы применяют для получения периодичес-ких кратковременных импульсов напряжения пикообразной формы (рис. 13.2). Такое напряжение можно получить от трансформатора с сильно насыщающимся магнитопроводом.

Впервичную обмотку последовательно включают активноеR или линейное индуктивное x_L сопротивление, величина которого во много раз больше сопротивления взаимо-индукции Z₀. За счёт этого при синусоидаль-ном первичном напряжении u₁ форма тока i₁ в первичной обмотке, определяемая в основ-ном сопротивлением R или x_L, также синусо-идальна. Магнитный поток Ф сильно уплощён и большую часть полупериода остаётся практически постоянным, а ЭДС вторичной обмотки e₂ = – w₂(dФ/dt) ≈ 0.

Поток Ф изменяет направление в течение короткого отрезка времени Δt, поэтому ЭДС e₂ ~ dФ/dt имеет заострённую форму.

Преобразовательные трансформаторы входят в состав статических выпрямительных или инверторных установок.

Вторичные обмотки (обычно обмотки НН) таких трансформаторов подключают к вентильным схемам, выполняемых в основном на полупроводниковых диодах или тиристорах. Поэтому вторичные обмотки называются вентильными, или схемными. Для соединения вторичных обмоток трёхфазных трансформаторов наряду с трёхфазными схемами применяют также шести- и двенадцатифазные схемы [5, 14]. Это уменьшает несинусоидальность токов обмоток и улучшает условия намагничивания магнитопроводов трёхфазных трансформаторов.

Первичные обмотки (обычно ВН), к которым подводится пита-ющее напряжение, называются сетевыми. В трёхфазных трансформаторах сетевые обмотки соединяют в звезду или треугольник.

В выпрямительных агрегатах активная и реактивная мощности потребляются из сети сетевой обмоткой трансформатора. В инвертор-

ных агрегатах из сети потребляется только реактивная мощность для образования магнитного поля трансформатора, а активная мощность через сетевую обмотку отдаётся в питающую сеть.

Наличие вентилей во вторичной обмотке неблагоприятно влияет на режим работы преобразовательного трансформатора, так как от-

дельные вентили и фазы вторичной обмотки работают поочерёдно.

Поэтому в любой момент времени трансформатор нагружен несимметрично и возможно появление в стержнях магнитопровода магнитного потока одинакового по величине и направлению (в однофазной однополупериодной или трёхфазной нулевой схемах выпрямления). Во избежание этого используют схемы обмоток, обеспечивающие уравновешивание МДС обмоток на каждом стержне и удовлет-ворительные условия намагничивания магнитопровода [5, 14, 16].

Вследствие прерывистости токов отдельных фаз первичные и вторичные токи несинусоидальны и гармонический состав этих токов может быть различен. Пропорциональные произведению напряжения на ток полные мощности первичной и вторичной обмоток неодинаковы S₁ ≠ S₂. Поэтому преобразовательные трансформаторы характеризуют типовой (расчётной) мощностью, которая равна полусумме полных мощностей первичной и вторичной обмоток S_Т = (S₁ + S₂)/2.

Высшие гармонические токов обмоток и повышенные потоки рассеяния обмоток увеличивают потери мощности в обмотках, магни-топроводе и конструктивных частях трансформатора.

Вследствие отмеченных выше особенностей работы преобразовательных трансформаторов, их масса несколько больше, а КПД ниже, чем у силовых двухобмоточных трансформаторов.

В настоящее время выпускают трансформаторы преобразователь-ных установок типовой мощностью: масляные от 400 до 80000 кВ·А; сухие от 10 до 3200 кВ·А, заполненные негорючей жидкостью мощностью от 200 до 2000 кВ·А. Первичное напряжение трансформаторов составляет от 0,38 до 110 кВ, токи преобразовательных агрегатов (на вторичной стороне) от 50 до 100000 А.