Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Zagryadtskiy_elektr_mashiny_1

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
3.97 Mб
Скачать
Рис. 3.1. Сварочный трансформатор с шунтом и размещением обмоток на разных стержнях:
1 – первичная обмотка;
2 – вторичная обмотка;
3 – магнитный шунт

трансформации путем включения в сеть разного числа витков секционированной первичной обмотки. Отпайки от секций подключаются к специальному переключателю ступеней. Этот метод предполагает трудоемкую конструкцию трансформатора, т.к. необходимо размещение многочисленных выводов и отводов.

Метод регулирования сварочного тока фазовой отсечкой сетевого напряжения при помощи тиристорного регулятора является более перспективным. В этом случае существенно упрощается конструкция первичной обмотки за счет уменьшения числа отводов и перехода от традиционной чередующейся дисковой обмотки к более простой и надежной цилиндрической. Однако фазовая отсечка связана с искажением формы кривой напряжения и тока в обмотках трансформатора, в результате чего возрастают высшие гармонические. Это отражается негативно на параметрах и характеристиках трансформатора.

Трансформаторы однофазные однопостовые предназначены для сварки и наплавки – ручной дуговой и автоматической под флюсом. Первичное напряжение равно 220 и 380 В. Внешние характеристики трансформаторов бывают жесткими, падающими и универсальными (жесткими и падающими).

Сварочный трансформатор с жесткой внешней характеристикой (для электрошлаковой сварки) имеет устройство для регулирования рабочего напряжения, а трансформатор с падающей характеристикой

– устройство для регулирования сварочного тока.

Регулирование величины сварочного тока и создание падающей внешней характеристики обеспечивается изменением потока магнитного рассеяния или включением в сварочную цепь дополнительного индуктивного сопротивления. В первом случае это трансформаторы с магнитными шунтами (рис. 3.1), подвижными катушками, с витковым ступенчатым регулированием.

Например, трансформатор ТСК500 с повышенным магнитным рассеянием имеет подвижную катушку (рис. 3.2), перемещение которой регулирует сварочный ток. Перемещение катушки осуществляется посредством рукоятки. Для повышения cosв первичную цепь включают конденсатор.

110

Ко второй группе относятся трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и малым омическим сопротивлением обмоток с отдельным дросселем, рис. 3.3,

 

включенным последовательно в

 

сварочную

цепь.

 

Сварочный

 

ток плавно регулируется путем

 

изменения зазора

между под-

 

вижной и неподвижной частя-

 

ми магнитопровода

дросселя.

 

При

= 0 сварочный ток ми-

Рис. 3.2. Сварочный трансформатор

нимальный,

при максимальном

с подвижной вторичной обмоткой:

зазоре

максимальный.

На

1 - неподвижная первичная обмотка;

 

 

 

 

 

 

2 - вторичная обмотка

рис. 3.4 приведена

схема,

где

 

трансформатор и дроссель со-

 

вмещены в одном устройстве.

 

По

способу

перемещения

 

различают переносные и пере-

 

движные трансформаторы. Пе-

 

реносные

трансформаторы

 

имеют: номинальный свароч-

 

ный ток 125 – 250 А, наимень-

Рис. 3.3. Сварочный трансформатор:

ший – 30 – 100 А, номинальное

а – трансформатор; б – дроссель.

рабочее напряжение 25 – 35 В.

 

Передвижные трансформаторы (на катках, на салазках) имеют: номинальный сварочный ток 250 – 500 А, наименьший сварочный ток – 50

– 100 А, номинальное рабочее напряжение 30 – 40 В. Трансформаторы для сварки под флюсом выполняются более мощными: номиналь-

 

ный сварочный ток 630 – 2000 А,

 

номинальное рабочее напряжение

 

48 – 76 В, пределы регулирования

 

сварочного тока 200 – 2200 А, пре-

 

делы регулирования рабочего на-

 

пряжения 26 – 76 В.

 

Для сварки на постоянном токе

 

сварочные трансформаторы допол-

 

няются

сварочными выпрямителя-

 

ми. Они могут иметь падающие и

Рис. 3.4. Сварочный трансформатор, жесткие

характеристики. Падаю-

совмещенный с дросселем

щие характеристики получаются за

 

111

счет введения обратных связей по току, жесткие – при совместном действии обратных связей по току и напряжению.

Сварочные выпрямители могут решать попутно и другие задачи: запуск автомобильных двигателей, зарядку аккумуляторов, питание нагревателей.

Вопросы для самоконтроля

1.Чем сварочные трансформаторы отличаются от трансформаторов общего назначения? От электропечных трансформаторов?

2.Вторичные обмотки сварочных трансформаторов часто имеют один виток. Почему?

3.Как происходит регулирование сварочного тока?

4.Каковы основные параметры сварочных трансформаторов?

3.3. Реакторы

Реактор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрических цепях. Реакторы применяются в воздушных линиях электропередач, в распределительных сетях и в системах электроснабжения промышленных предприятий. В этих случаях они уменьшают (ограничивают) токи короткого замыкания, поддерживают в момент короткого замыкания уровень напряжения неповрежденных присоединений.

В вентильном электроприводе применяются коммутирующие реакторы для принудительной искусственной коммутации автономных инверторов или других преобразователей.

Сглаживающие реакторы включаются последовательно с якорем электродвигателя и ограничивают пульсации выпрямленного тока.

Ограничивающие реакторы, включенные в цепь каждой из вентильных групп реверсивного преобразователя, служат для ограничения уравнительного тока и уменьшения зоны прерывистого тока.

Фильтровые реакторы входят в состав разнообразных фильтров. Реакторы могут решать и другие технические проблемы. Существуют конструкции реакторов без магнитопровода и с маг-

нитопроводом. В первом случае исполнение реакторов приведено на рис. 3.5. Обмотка выполнена из специального реакторного провода с полностью или частично изолированными проволоками в виде дис-

112

ков в воздухе и скреплена между собой вертикальными бетонными колонками. Основной величиной, определяющей назначение реактора, является индуктивное сопротивление xн %.

 

 

 

xн %

Iн xн 3

10 Uн

 

где U н – номинальное фазное напряжение, I н – номинальный ток,

xн – индуктивное сопротивление.

В одинарных реакторах с номинальным током до 4000 А, номинальное индуктивное сопротивление изменяется в предела 0,1 – 2,5 Ом.

Рис. 3.5. Реакторы без магнитопровода:

а– цилиндрической обмоткой;

б– тороидальными обмотками;

в– условное обозначение одинарного реактора

Рис. 3.6. Схема включения группового сдвоенного реактора:

1 – генератор; 2 – реактор; 3 – выключатели; 4 – шины с подключенной нагрузкой

Индуктивность реактора

L

xн

2 f

 

Потеря напряжения в реакторе

U xн % sin ,

где – угол сдвига между током и фазным напряжением за реактором.

Сдвоенный реактор представляет собой реактор с одной обмоткой со средним выводом. Этот вывод присоединяется к сборным шинам, а концы обмотки – к нагрузке, рис. 3.6. Для сдвоенного реактора характерными параметрами является индуктивность ветвей L и их взаимная индукция М. Сдвоенный реактор позволяет уменьшить падение напряжения и сократить габариты распределитель-

113

ного устройства. В сдвоенных реакторах с током до 2×2500 А номинальное индуктивное сопротивление находится в пределах 0,1 – 0,56 Ом. Токи ветвей реактора могут быть различными, но при условии, что они не превышают номинальный ток.

Трехфазные бетонные реакторы состоят из трех однофазных реакторов. Различают трехфазные ректоры с вертикальным, горизонтальным и ступенчатым расположением фаз с естественным или принудительным охлаждением.

Кроме бетонных реакторов, наша промышленность выполняет реакторы и на других конструкционных материалах, например стеклотекстолите, что позволило значительно снизить массу и габариты устройств.

Конструкции реакторов с магнитопроводом в конструктивном отношении близки к трансформаторам. Изображенные на рис. 3.7 реакторы имеют один магнитопровод бронестержневого, рис. 3.7, а , или стержневого типа, рис. 3.7, б, и одну обмотку. Реактор с зазором в магнитопроводе обладает большим постоянством электрических па-

раметров, чем реактор без зазо-

ра.

Конструкция реактора, согласно

 

рис. 3.7, б, позволяет соединять

 

обмотки двух стержней либо

 

параллельно, либо последова-

 

тельно. В этом случае изделие

 

имеет различные рабочие токи и

Рис. 3.7. Реакторы с немагнитными

индуктивности.

зазорами в стержнях

В последнее время появились так называемые управляемые реакторы, у которых можно плавно менять индуктивное сопротивление аппарата. Это достигается изменением степени насыщения магнитной системы за счет специальной обмотки управления, по которой пропускается постоянный ток. Применение систем форсированного возбуждения постоянного тока позволило снизить время перехода от режима холостого хода в режим номинальной мощности до 0,2 с.

На рис. 3.8 приведена принципиальная схема управляемого реактора. Магнитопровод имеет один стержень, который разделен на два полустержня 2 и 3 и два боковых ярма 1 и 4. На полустержнях располагаются: полуобмотки 5 и 6, соединенные последовательно и согласно. Они представляют сетевую обмотку высокого напряжения. Кроме того, на полустержнях находятся полуобмотки 7 и 8, они соединены последовательно и встречно и представляют обмотку подмагничивания.

114

Наводимые в полуобмотках 7 и 8 переменными потоками Ф1 ЭДС направлены встречно по контуру обмотки подмагничивания и взаимно уничтожаются.

Создаваемые полуобмотками 5 и 6 переменные потоки Ф1 замыкаются соответственно по полустержню 2 и боковому ярму 1, а также по полустержню 3 и боковому

 

ярму 4. Постоянный магнитный

 

поток Ф0 , создаваемый полу-

 

обмотками 7 и 8, замыкается по

 

контуру, включающему полу-

 

стержни 3 и 2 и перемычки ме-

 

жду ними.

 

 

 

Управляемый реактор рабо-

 

тает следующим образом. При

 

отсутствии тока в обмотке под-

 

магничивания

индуктивное со-

Рис. 3.8. Принципиальная

противление

сетевой обмотки

определяется

потоками

Ф1 и

схема управляемого реактора

 

является максимальным.

При

подаче в обмотку подмагничивания постоянного тока в полустержне 2 для данного момента времени, например потоки Ф1 и Ф0 склады-

ваются и полустержень насыщается, а в полустержне 3 эти потоки вычитаются и поток стержня уменьшается. Следовательно, индуктивность реактора и индуктивное сопротивление сетевой обмотки уменьшаются. Ток, потребляемый сетевой обмоткой, возрастает. Это и составляет сущность управляемого реактора.

Реальные схемы управляемых реакторов имеют более сложные магнитные и электрические цепи.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие бывают конструкции реакторов?

2.Назовите основной параметр реактора?

3.Что такое «линейный» реактор и чем он отличается от «нелинейного»?

4.Чем отличается схема замещения реактора с магнитным сердечником от схемы замещения трансформатора?

5.Опишите принцип работы управляемого реактора.

115

3.4. Трансформаторы для измерения напряжения и тока

3.4.1. Трансформаторы напряжения

При высоких напряжениях недопустимо включать измерительные приборы непосредственно в электрическую сеть. Это опасно для обслуживающего персонала. Кроме того, существует возможность пробоя изоляции. Поэтому при высоких напряжениях измерительные приборы включаются через однофазные или трехфазные понижающие измерительные трансформаторы, называемые трансформаторами напряжения. Они преобразуют напряжение от с 380 В вплоть до

1 млн вольт в напряжение 100 В для трехфазных или 100/ 3 В (для однофазных трансформаторов).

Трансформаторы напряжения применяют не только для измерения напряжения и мощности, но и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередачи от замыканий на землю.

Трансформаторы напряжения подразделяют по следующим основным признакам:

-по роду установки – для внутренней или наружной установки.

-по числу фаз – однофазные и трехфазные.

-по числу обмоток – двух и трехобмоточные.

-по числу ступеней трансформации – одной или нескольким.

-по исполнению – защищенное, водозащищенное и герметичное,

свстроенным предохранителем, антирезонансное.

На рис. 3.9 приведена схема однофазного трансформатора напряжения. С целью безопасного обслуживания прибора один конец вторичной обмотки и магнитопровод заземлены.

Трансформаторы напряжения должны удовлетворять определенным классам точности из ряда: 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 3.0; 3Р и 6Р. Класс точности обозначается числом, которое равно предельно допустимой погрешности напряжения в процентах от номинального.

Рис. 3.9. Принципиальная схема однофазного двухобмоточного трансформатора напряжения:

1 – первичная (высоковольтная) обмотка;

2 – вторичная обмотка;

3,4 – предохранители

116

Погрешность напряжения fU в %:

 

 

 

f

 

kн U 2 U1

100 % ,

 

 

 

U

U1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где k

 

U1н

– номинальный коэффициент трансформации,

н

U 2н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 – напряжение, приложенное к вводам первичной обмотки, U 2 – напряжение, измеренное на вводах вторичной обмотки.

Кроме погрешности напряжения, существует угловая погрешность . Угловая погрешность – это угол между вектором первичного напряжения и повернутым на 180º вектором вторичного напряжения, выраженный в угловых градусах и минутах. Угловая погрешность считается положительной, если вторичное напряжение опережает первичное.

Класс точности и погрешности приведены в табл. 1.

Таблица 1

Предельные значения погрешности напряжения и угловой погрешности трансформаторов напряжения

Класс

Допустимая погрешность

 

 

точности

 

 

Напряжение, %

Угловая, мин

 

 

 

 

0,1

±0,1

±5´

0,2

±0,2

±10´

0,5

±0,5

±20´

1

±1,0

±40´

3

±3,0

Не нормиру-

ется

 

 

±3,0

±120´

±6,0

±240´

Номинальные мощности трансформаторов напряжения лежат в диапазоне 10 – 1200 ВА, предельная мощность – 2500 ВА. В настоящее время выпускаются трансформаторы напряжения до 1200 кВ.

117

Рис. 3.10. Принципиальная схема трансформатора тока:
I1 – первичный ток;
I2 – вторичный ток

Остановимся на некоторых особенностях трансформаторов напряжения по сравнению с обычными трансформаторами. Сопротивление нагрузки трансформатора напряжения, например вольтметра, обмотки напряжения ваттметра значительно превосходит сопротивление короткого замыкания, поэтому трансформатор напряжения работает в режиме, близком к режиму холостого хода трансформатора. Другой особенностью трансформатора напряжения является небольшая мощность при высоком напряжении первичной обмотки (малый первичный ток). Поэтому размеры и масса трансформатора зависит не от его мощности, как у силовых трансформаторов, а от первичного напряжения. Трансформаторы напряжения отличает то, что в связи с необходимостью иметь малые погрешности, приходится допускать пониженные значения индукции в магнитопроводе и плотности токов в обмотках.

3.4.2. Трансформаторы тока

Трансформатором тока называется устройство, рис. 3.10, в котором вторичный ток пропорционален первичному току и сдвинут относительно его по фазе на угол, близкий к 180º.

Трансформаторы тока по своему назначению делятся на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. Трансформаторы тока для измерений предназначены для измерения величин тока в случаях, когда непосредственное измерение этих величин невозможно. Трансформаторы тока для защиты работают тогда, когда в линии или оборудовании возникают аварийные режимы.

Трансформаторы тока подразделяются:

-по роду установки;

-по конструкции – опорные, проходные, шинные, встроенные, разъемные;

-по числу ступеней трансформации (одноступенчатые, каскад-

ные);

-по числу вторичных обмоток – с одной или несколькими,

118

-по числу коэффициентов трансформации – с одним или несколькими,

-по назначению вторичных обмоток – для измерения и учета; для защиты, автоматики, управления и сигнализации.

Трансформаторы тока выполняются на номинальные напряжения

0,66; 3; 6: 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150 кВ.

Для отечественных трансформаторов тока первичный ток находится в пределах 1 – 40000 А, вторичный ток принимается равным 1; 2; 5 А. Мощность трансформаторов тока колеблется от 2,5 до 100 ВА при коэффициенте мощности Cos φ =0,8.

Особенностью трансформатора тока является то, что его нагрузкой служат измерительные приборы с очень маленьким внутренним сопротивлением. Поэтому трансформатор тока работает в режиме, близком к режиму короткого замыкания. В этом случае в трансформаторе имеет место малая величина тока холостого хода (1 – 3 % первичного тока).

Как и трансформатор напряжения, трансформатор тока характеризуется классами точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5 – для измерений и учета и 5Р, 10Р – для защиты.

Трансформаторы тока обладают погрешностями. Токовая погрешность, соответствующая номинальным параметрам, называется номинальной токовой погрешностью и выражается формулой

 

 

 

f

 

I 2 ki I1н

100 % ,

 

 

 

i

I1н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где k

 

I1н

– номинальный коэффициент трансформации,

i

I 2н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1н и I 2н – номинальные токи (первичный и вторичный).

Угловой погрешностью δ трансформатора тока называют угол между векторами первичного и вторичного токов, когда вектор вторичного тока повернут на 180º. Токовая и угловая погрешности трансформаторов тока для измерений приведены в табл. 2.

119

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]