28. Автотрансформаторы

Автотрансформаторы – это трансформаторы, у которых наряду с магнит­ной связью между обмотками имеется электрическая связь.

В общей части обмотки протекает разность токов первичной и вторич­ной цепей

,

где – коэффициент трансформации.

Это позволяет выполнить общую часть обмотки проводом меньшего сече­ния. Чем ближе коэффициент трансформации к единице, тем автотрансформатор вы­годнее. Обычно автотрансформаторы применяются при .

9.10.2. Измерительные трансформаторы тока и напряжений

Измерительные трансформаторы применяются для передачи измеритель­ной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления. Применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Схема включения и векторная диаграмма трансформатора тока показаны на рис. 9.14. Первичная обмотка Л1–Л2 включается последова­тельно в измерительную цепь, а к вторичной обмотке И1–И2 подключают измерительные приборы (амперметры, токовые цепи счетчиков и ваттметров), имеющие малое внутреннее сопротив­ление. Поэтому трансформатор тока работает в режиме, близком к короткому замыканию, и его магнитная система ненасыщена. Если пренебречь намагничи­вающим током, то соотношение между первичным и вторичным токами будет иметь вид

,

– коэффициент трансформации, .

В рабочем режиме нельзя размыкать вторичную цепь трансформатора тока, так как размагничивающее действие вторичного тока исчезает, а остав­шийся ток обуславливает увеличение магнитного потока в десятки и сотни раз. На вторичной обмотке возникает опасное для жизни напряжение, а сам транс­форматор может выйти из строя вследствие пробоя изоляции или чрезмерного нагрева магнитопровода.

К измерительному трансформатору на­пряжения (рис. 9.15) подключают вольт­метры, цепи напряжения счетчиков и ватт­метры, а также защитную аппаратуру, сопро­тивление которых во много раз превышает сопротивление обмоток трансформатора. По­этому он работает в режиме, близком к холо­стому ходу.

29. Применение трансформаторов.

Трансформаторы играю важную роль в электротехнических системах. Они осуществляют трансформацию токов и напряжений, обеспечивая экономическую передачу и распределение энергии. На гидро- и теплостанциях электрическая энергия вырабатывается генераторами с номинальным напряжением от 6,3 до 38,5 кВ.Электроэнергия передается потребителям по линиям электропередачи (ЛЭП) при напряжении 500, 750 или 1050 кВ. При этом достигается увеличение пропускной способности ЛЭП, уменьшение токов и потерь мощности в ее проводах. Номинальное напряжение большинства потребителей электроэнергии выбирают равным 220, 380 или 660 В. Мощные электродвигатели работают при напряжении 6 или 10 кВ. Ввод электроэнергии в города и промышленные предприятия осуществляется ЛЭП с напряжением 220, 110 и 35 кВ. Поэтому снижение напряжения осуществляется в несколько ступеней.Суммарная мощность всех трансформаторов, установленных на подстанциях, обычно в 6-7 раз больше мощности потребителей.Трансформаторы в системах распределения электроэнергии называют силовыми. Они имеют номинальную мощность от 10 кВА до 1 млн. кВА.

В устройствах промышленной электроники применяют силовые трансформаторы малой мощности (1-1000 ВА) с несколькими вторичными обмотками, предназначенными для питания изолированных друг от друга цепей. Кроме того, в этих устройствах используют специальные импульсные и высокочастотные трансформаторы.

Свойство трансформации напряжений и токов используется также в измерительных трансформаторах. Включая амперметры или вольтметры во вторичную цепь измерительных трансформаторов можно обезопасить обслуживающий персонал, так как эти цепи имеют небольшие напряжения и хорошее заземление.

При сварочных работах, при использовании ручным электроинструментом с помощью трансформаторов можно снизить напряжение до безопасного и технически оправданного уровня, что широко применяют на практике.

Во всех случаях используют важнейшее свойство трансформаторов – возможность передачи электроэнергии при отсутствии электрической связи между обмотками.

Группа соединения зависит от направления намотки обмотки, маркировки выводов обмоток и схемы соединения обмоток. Применением разных способов соединения обмоток в трехфазных трансформаторах можно создать 12 различных групп соединения.

Выпускаются трансформаторы следующих групп соединений ; (звезда – звезда с выведенной нейтралью); (звезда – треугольник, группа одиннадцать).

В целях повышения надежности и экономичности работы систем электроснабжения несколько трансформаторов соединяют параллельно, при этом должны соблюдаться следующие условия:

а) равенство коэффициентов трансформации;

б) принадлежность трансформаторов к одной группе соединений;

в) равенство напряжений короткого замыкания (расхождение не более 10 %).