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.

16. Принцип работы схемы выпрямления на индуктивную нагрузку.

17. Принцип работы схемы выпрямления на смешанную нагрузку.

Под смешанной нагрузкой понимается нагрузка, содержащая индуктивность, емкость и активное сопротивление.

Рассмотрим два наиболее часто встречающихся режима работы выпрямителя на Г-образный (рисунок 2.18, а) и П-образный (рисунок 2.18, б) фильтры с нагрузкой R_н. Для получения малых пульсаций выпрямленного напряжения U₀ на нагрузке в этих схемах применяются дроссели с большой индуктивностью L и конденсаторы C₀ и C₁ с большой емкостью, так что их сопротивления X_L>>R_н>>X_C.

Рис. 2.18. Схемы смешанной нагрузки выпрямителя: а – входной элемент - индуктивность; б – входной элемент – емкость

При Г-образном индуктивно-емкостном фильтре практически вся переменная составляющая выпрямленного напряжения выделяется на дросселе L и наличие конденсатора С почти не сказывается на работе выпрямителя. Можно считать, что выпрямитель работает так же, как при индуктивной нагрузке.

При П-образном фильтре емкостное сопротивление является малым, на котором выделяется переменная составляющая выпрямленного тока (напряжения), а индуктивность не оказывает почти никакого влияния на работу выпрямителя. Значит, можно считать, что выпрямитель работает так же, как при емкостной нагрузке.

Таким образом, характер нагрузки (индуктивной или емкостной) определяется входным элементом фильтра.

18. Виды сглаживающих фильтров. Коэффициент сглаживания.

19. Для питания электронных приборов пульсирующее напряжение не пригодно: оно создает фон переменного тока, вызывает искажения сигналов и приводит к неустойчивой работе приборов.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения К_П=U_m01/U₀,

где U_m01 – амплитуда первой гармоники U₀ – среднее значение выпрямленного напряжения.

Коэффициент пульсаций К_П<0,1% считают малым, К_П=0,1…1% –средним и К_П>1% – большим. Коэффициент пульсаций на выходе известных схем выпрямления находится в пределах от 157% (однополупериодная однофазная схема) до 57% (трехфазная мостовая). А чтобы уменьшить К_П до допустимых значений и применяют сглаживающие фильтры, способность которых снижать пульсации характеризуют коэффициентом сглаживания q: q=К_П.вх/К_П.вых,

где К_П.вх, К_П.вых – коэффициенты пульсаций напряжения на входе и выходе фильтра.

Сглаживающие фильтры различают по элементам, из которых они состоят, схеме соединения одного звена и количеству звеньев.

Простые однофазные фильтры состоят из конденсатора или катушки индуктивности, сложные – из сочетания индуктивностей, конденсаторов, резисторов.

Емкостной фильтр – это конденсатор С, включенный параллельно нагрузке, а индуктивный фильтр – это дроссель, включенный последовательно с нагрузкой.

В емкостном фильтре конденсатор заряжается, когда напряжение ИП больше напряжения на его зажимах, и разряжается, когда – меньше, отдавая нагрузке запасенную энергию.

В индуктивном фильтре переменная составляющая выпрямленного тока создает в магнитопроводе дросселя магнитный поток, наводящий в его обмотке противо-ЭДС, которая препятствует изменению тока в цепи и уменьшает амплитуду переменной составляющей выпрямленного тока, а это приводит к уменьшению пульсаций напряжения на нагрузке.

Сущность работы сглаживающего LC-фильтра состоит в разделении пульсирующего тока i(t) на постоянную I₀ и переменную i_~ составляющие. Постоянная составляющая направляется в нагрузку, а переменная замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

При небольших токах нагрузки применяется Г-образный фильтр (рис. 3.4, б), а при малых токах нагрузки для сглаживания пульсаций достаточно включить только конденсатор С (рис. 3.4, в), что и делается в переносных радиоприемниках и магнитолах. Иногда дроссель заменяют резистором, что несколько снижает качество фильтрации, но зато удешевляет фильтр (рис. 3.4, г,д). В наиболее ответственных случаях сглаживающий фильтр выполняют многозвенным, состоящим из нескольких П-образных или Г-образных LC или RC фильтров (рис. 3.4, е).

Рис. 3.4. Схемы сглаживающих фильтров