Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

Гл а в а с е мн а д ц а та я СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

17-1. Автотрансформаторы

В трансформаторах обычного типа первичная и вторичная обмотки связаны между собой только магнитным потоком. Но можно выполнить трансформатор так, чтобы его первичная и вторичная обмотки имели общую часть. Такой транс­ форматор называется автотрансформатором. Так же как обычные трансформа­

между собой только магнитным потоком, т. е. так же как в обычном трансфор­

Таким образом, в понижающем автотрансформаторе ток І ах течет по общей части а — X обмотки в направлении, обратном току / х и согласно с током / 2.

237

тивлениѳ которого

в (1 — 1/Аа) раз меньше по сравнению с током / 2 во вторичной обмотке обычного

характер. В действительности масса обмоток изменяется в меньшей степени, чем в отношении 1 — 1/Аа.

Для индуктивного сопротивления можно сделать тот же вывод, что и для активного сопротивления, т. е.

Соответственно ток короткого замыкания автотрансформатора больше, чем обычного трансформатора.

В. Работа под нагрузкой. Из первичной сети подводится к первичной обмотке

St = S2 называется проходной мощностью 5Пр автотрансформатора. Но опреде­ ление его размеров и веса производится не по мощности ІІ2І2, а по так называе­ мой расчетной мощности:

238

передается пз первичной сети во вторичную без какой-либо трансформации. При ка > 2 разница между автотрансформатором и обычным трансформатором сглаживается, поэтому в силовых установках, как правило, ка = 1,25 -і- 2. Из формулы (17-9) следует, что потери короткого замыкания в автотрансформа­ торе меньше, чем в трансформаторе, поэтому к. п. д. автотрансформатора всегда выше, чем обычного двухобмоточного трансформатора.'

Наряду с указанными преимуществами, автотрансформатор имеет недо­ статки, главными из которых являются: а) возможность попадания высокого напряжения в сеть низкого напряжения вследствие непосредственного электри­ ческого соединения первичной и вторичной обмоток; б) более тяжелые условия короткого замыкания вследствие меньшего значения иК,а, хотя, с другой стороны, меньшее значение цк.а благоприятно влияет на пропускную способность линии. Поэтому автотрансформатор нуждается в защитных мероприятиях, которые сделали бы его работу достаточно надежной.

В трехфазных автотрансформаторах первичные обмотки чаще всего соеди­ няются в звезду, нейтральная точка которой может быть заземлена или исполь­ зована для присоединения к ней нейтрального провода. '

Автотрансформаторы применяются для пуска синхронных и асинхронных двигателей, как делители напряжения и т. д. В последнее время автотрансфор­ маторы находят все более широкое применение в мощных электроэнергетических системах для связи между собой сетей с близкими по величине напряжениями,

например 150/110, 220/110, 420/220 кв и т. д.

В ряде случаев автотрансформаторы высокого напряжения выполняются по смешанной автотрансформаторно-трансформаторной схеме. Для этого, кроме обмоток, имеющих общую часть, есть еще обмотка, связанная с первыми двумя только магнитным потоком.

Автотрансформаторы применяются также для плавного изменения напря­ жения в широких пределах (освещение в театрах и кино). В лабораторной практике используются автотрансформаторы, в которых" плавное изменение напряжения осуществляется при помощи скользящего контакта между угольной щеткой и проводниками обмотки.

17-2. Многообмоточные трансформаторы

В энергетических установках, а также в автоматических устройствах и приборах возникает потребность в осуществлении связи между несколькими цепями или системами переменного тока разных напряжений. Такая связь наи­ более экономично осуществляется при помощи многообмоточных трансформа­ торов, в которых число обмоток на стержне равно числу разных напряжений.

Многообмоточные трансформаторы могут иметь одну пли несколько первич­ ных II одну или несколько вторичных обмоток.

Далее рассматриваются особенности работы трехобмоточного трансформа­ тора с одной первичной обмоткой.

Конструкция сердечника трехобмоточного трансформатора ничем не отли­ чается от обычного двухобмоточного.

Обмотка низшего напряжения может быть расположена у стержня пли наиболее удалена от него. Обмотка высшего напряжения обычно наиболее удалена от стержня, но может располагаться между обмотками низшего п сред­ него напряжений.

Согласно ГОСТ 11677—65, номинальной мощностью трехобмоточного транс­ форматора называется мощность наиболее мощной обмотки его. Обычно мощ­ ности обмоток высшего, среднего и низшего напряжений трехобмоточного транс­ форматора в процентах от его номинальной мощности составляют: а) 100; 100;

239

ВН — высшее напряжение, СН — среднее напряжение, НН — низшее напряжение.

Опытным путем коэффициенты трансформации определяются из опыта холостого хода, т. е. так же как и в двухобмоточном трансформаторе.

Опыт короткого замыкания производится в трехобмоточном трансформаторе три раза; поочередно подводится напряжение к одной из обмоток и замыкается другая обмотка при разомкнутой третьей. Напряжения короткого замыкания,

тивных сопротивлениях рассеяния обмоток хг, х2и х3.

В выполненном трансформаторе эти сопротивления можно определить по данным упомянутых выше трех опытов короткого замыкания. Если считать, кроме того, известными активные сопротивления обмоток rlt г'2 и г'г, то можно построить векторную диаграмму трехобмоточного трансформатора. Пусть, например, обмотка 2 нагружена на активно-индуктивную нагрузку, а обмотка 3

током холостого хода / 0, то l t — І12 + /ц . Обе вторичные обмотки 2 и 3 следует рассматривать как работающие параллельно от источника с одним и тем же напряжением.

2 и 3, то получится общая точка С. Откладывая от нее векторы активного и ин­ дуктивного падения напряжения І хгг и j l l x 1 в обмотке 1, получается вектор под­ веденного к зажимам первичной обмотки напряжения Üx. Фазные соотношения

между напряжениями І/г, f/ö, U':i и соответствующими им токами определяются углами фх, ф2 и фз, причем углы ф2 и ф3 задаются сетями, на которые работают обмотки 2 и 3.

241

Напряжения короткого замыкания, в трехобмоточном трансформаторе больше, чем в двухобмоточном, поэтому и изменение напряжения в трехобмоточ­ ном трансформаторе значительнее, чем в двухобмоточном.

В трансформаторах одинаковой мощности к. п. д. трехобмоточного трансфор­ матора практически такой же, как и у двухобмоточного.

17-3. Трансформаторы для ртутных выпрямителей

Характерной особенностью трансформаторов для ртутных выпрямителей является неодновременная нагрузка различных фаз в соответствии с неодновре­ менным горением анодов выпрямителя. Чтобы избежать некоторых возникаю­ щих в этом случае нежелательных явлений, применяются специальные схемы соединения вторичных обмоток. Основное значение имеют две схемы: а) звезда — двойной зигзаг и б) звезда — две обратные звезды. Наибольшее распростране­ ние имеет последняя схема (рис. 17-3, а). Здесь РВ — шестианодный ртутный выпрямитель; К — катод выпрямителя. Нейтральные точки Ог и 0 2 обеих вто­ ричных звезд выпрямительного трансформатора соединены между собой через

Рис. 17-3. Трансформатор для ртутного выпрямителя: а — схемы, внешняя характеристика выпрямителя

уравнительную катушку У К . Одна звезда питает нечетную группу анодов 1, 3, 5 выпрямителя, а другая — их четную группу 2, 4, 6. Если соединить среднюю точку М уравнительной катушки с отрицательным полюсом цени выпрямленного тока, то обе звезды будут работать параллельно, причем одновременно горят два анода, например 1 и 2. Роль уравнительной катушки состоит в сле­ дующем. Пусть в данный момент напряжение фазы Охаг больше напряжения фазы 02с2. В этом случае по У К потечет уравнительный ток, который понизит напряжение фазы 01а1 относительно точки М н, наоборот, повысит относительно этой точки напряжение фазы 02с2. В результате напряжения обеих фаз выравни­ ваются, и аноды 1 и 2 работают параллельно. Если сопротивления обеих вторич­ ных звезд трансформатора одинаковы, то нагрузочный ток распределяется по­ полам между обеими звездами.

При параллельной работе обеих вторичных звезд выпрямитель работает как трехфазный таким образом, что каждый анод работает У3 периода.

Так как первичная и вторичная обмотки выпрямительного трансформатора работают в разных условиях, то их расчетные мощности Рх и Р2 неодинаковы. Поэтому вводится понятие о типовой мощности выпрямительного трансформа­ тора РТ = (Рх + Р2)/2.

Если Рв — мощность на стороне выпрямленного тока, то, как показывает анализ работы схемы рис. 17-3, а, мощность Рг — 1,047 Рв, Pt == 1,48 Ра и, следовательно, типовая мощность Рт= 1,264 Рв.

242