7. Особенности конструкции и принцип работы трёхфазного трансформатора

Для преобразования тока трехфазной системы можно воспользоваться группой из трех однофазных трансформаторов (рис. 1.6, а), обмотки которых могут быть соединены либо звездой, либо треугольником. В этом случае каждый трансформатор работает независимо от остальных как обычный однофазный трансформатор, включенный в одну из фаз трехфазной системы.

На практике чаще применяют трехфазные трансформаторы, выполненные на одном магнитопроводе (рис. 1.6, б). При этом три магнитных потока, возбуждаемые токами в первичных обмотках, замыкаются через два других стержня сердечника.

При изготовлении трехфазных трансформаторов на каждый стержень его сердечника размещают по две обмотки: низкого напряжения, а поверх нее – высокого напряжения. Выводы обмоток обозначают так: начала обмоток для высокого напряжения – заглавными буквами латинского алфавита А, В и С и строчными буквами а, b и с - для низкого напряжения; концы обмоток – буквами X, У, Z - для обмоток высокого напряжения и буквами x, у, z – для обмоток низкого напряжения.

Рис. 1.6. К трансформированию трехфазного тока: а – трансформаторная группа; б - трехфазный трансформатор; в – трехстержневой магнитопровод; г – векторные диаграммы

Обмотки трехфазного трансформатора соединяют звездой или треугольником. Наиболее простым и дешевым способом является первый способ. В этом случае каждая обмотка и ее изоляция при заземлении нулевой точки рассчитываются на фазное напряжение и линейный ток; каждая обмотка требует меньшего количества витков при большем сечении провода. Такое соединение широко применяется для трансформаторов небольшой и средней мощности и наиболее желательно для обмоток высокого напряжения, так как изоляция рассчитывается лишь на фазное напряжение.

Соединение обмоток треугольником удобнее при больших токах и в тех случаях, когда нагрузки могут быть подключены без нулевого провода.

Применяется также комбинированное включение: первичные обмотки звездой, а вторичные треугольником или наоборот. Это дает возможность регулировать (в раз) вторичное линейное напряжение трансформатора соответствующим изменением схемы соединения его обмоток.

8. Особенности работы трансформаторов в ивэп

Особенности работы трансформаторов в ИВЭП. Основной особенностью работы трансформаторов в ИBЭП является включение в их вторичную обмотку диодов - устройств, обладающих односторонней проводимостью. При работе однофазного трансформатора в схеме однополупериодного выпрямления (рис.1.9, а) ток во вторичной обмотке этого трансформатора Т₂ является пульсирующим (он создается только положительными полуволнами вторичного напряжения (рис. 1.9, б). Этот пульсирующий ток имеет две составляющие: постоянную I₀ и переменную i_ = i₂ - I₀ .

Рис. 1.9. К работе трансформатора в схемах выпрямления: а – однофазная однополупериодная схема выпрямления; б – диаграмма напряжения и тока в цепи вторичной обмотки

Пренебрегая током холостого хода, уравнение МДС можно записать так:

i₁ w₁ + i_ w₂ + I₀ w₂ = 0 .

В первичную обмотку трансформируется лишь переменная составляющая вторичного тока, поэтому МДС I₀ w₂ остается неуравновешенной и создает в магнитопроводе трансформатора постоянный магнитный поток Ф₀ , называемый потоком вынужденного намагничивания. Этот поток вызывает дополнительное магнитное насыщение элементов магнитопровода. Для того, чтобы это насыщение не превышало допустимого значения, необходимо увеличить сечение магнитопровода. Это приводит к увеличению расхода стали и меди, т.е. ведет к повышению габаритов, массы и стоимости трансформатора.

В двухполупериодных схемах выпрямления, когда ток во вторичной обмотке создается в течение обоих полупериодов, условия работы трансформатора оказываются намного лучше и неуравновешенных МДС не возникает.

В ИВЭП с бестрансформаторным входом трансформаторы работают на повышенной рабочей частоте (см. рис. В.3), что позволяет значительно снизить их габариты и массу.

10. Однофазная однополупериодная схема выпрямления

11. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления

12. Однофазная мостовая схема выпрямления

13. Трёхфазная схема выпрямления с нейтральной точкой

14. Трёхфазная мостовая схема выпрямления

15. Принцип работы схемы выпрямления на емкостную нагрузку

Работа выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией - это такой режим, при котором параллельно нагрузке включен конденсатор, что имеет место, когда первым элементом в сглаживающем фильтре является конденсатор. Рассмотрим работу выпрямителя на нагрузку емкостного характера, выполненного по однофазной однополупериодной схеме выпрямления (рис. 2.12). Пусть процесс заряда и разряда конденсатора С является установившемся и напряжение на конденсаторе в момент t₀ имеет значение U_C0. На интервале t₀ – t₁ диод VD закрыт, так как катод диода (точка К на схеме) имеет более высокий потенциал, чем его анод, и конденсатор С разряжается через нагрузку R_н с током i0 и постоянной времени τ_р=CR_н.

В момент t₁ диод открывается, через него протекает ток i_VD в нагрузку, одновременно заряжается конденсатор: i_VD= i₀+i_з. Напряжение на конденсаторе увеличивается до момента t₂.

Затем при t₂ диод закрывается, конденсатор С разряжается до момента t₃ через нагрузку R_н, в которой ток i₀ имеет прежнее направление.

Из графика i_VD видно, что в схеме проявляется отсекающее действие конденсатора С по отношению к току диода, при этом время работы диода t_и увеличивается при уменьшении постоянной разряда конденсатора τ_р и при увеличении постоянной заряда конденсатора.

Из графика U₀(U_С) видно, что пульсации напряжения на нагрузке будут меньше при возможно большей постоянной времени разряда τ_р=CR_н.

Обратное напряжение на вентиле U_обр. (рис. 2.12, б, нижний график) складывается из напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора U₂ и напряжения на конденсаторе, т. е. U_обр.н.п=2U_2m.

Рис. 2.12. Однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой (а), диаграммы напряжений и токов в схеме (б)