Многообмоточные трансформаторы

На каждом стержне этих трансформаторов размещается не две, а большее число обмоток с разным числом витков, что позволяет от одного трансформатора получить несколько напряжений, т.е. уменьшить количество трансформаторов. Многообмоточные трансформаторы выпускаются как в однофазном, так и в трехфазном исполнениях.

Рис. 1.27

Многообмоточные трансформаторы небольшой мощности широкое распространение находят в радиотехнике и автоматике. В качестве силовых - применяются главным образом трехобмоточные трансформаторы.

Результирующий магнитный поток трехобмоточного трансформатора (рис.1.27) создается МДС , которая равна геометрической сумме МДС всех обмоток

,

.

Уравнения напряжений для разных обмоток имеют тот же вид, что и для двухобмоточного трансформатора.

Упрощенная схема замещения трехобмоточного трансформатора (рис.1.28) показывает, что изменение нагрузки у одной из вторичных обмоток оказывает влияние на напряжение другой вторичной обмотки, так как при этом изменяется падение напряжения в первичной обмотке.

Рис. 1.28

Чтобы ослабить это влияние, сопротивление первичной обмотки желательно уменьшать. При концентрическом расположении трех обмоток на стержне наименьшее сопротивление (за счет реактивной составляющей) имеет обмотка, расположенная в середине. Эту обмотку целесообразно использовать в качестве первичной.

На мощных электростанциях применяются трехобмоточные трансформаторы с двумя первичными обмотками и одной вторичной. Первичные обмотки имеют одинаковое номинальное напряжение и к ним подсоединяют по одному мощному генератору. Вторичная обмотка имеет две параллельные ветви. Эти трансформаторы выполняются однофазными и соединяются в трехфазную группу. Такое устройство трансформатора облегчает изготовление первичных обмоток, имеющих большие токи, и в случае короткого замыкания на клеммах одного из генераторов, между двумя генераторами действуют активные и индуктивные сопротивления двух первичных обмоток трансформатора, что снижает ток короткого замыкания.

Автотрансформаторы

В этих трансформаторах помимо магнитной связи между обмотками имеется и электрическая связь.

Обмотка с числом витков  одновременно является частью первичной обмотки и вторичной обмоткой. Для понижающего автотрансформатора (рис.1.29) уравнение токов имеет следующий вид:

.

По виткам  протекает ток, равный разности тока нагрузки и первичного тока .

Если коэффициент трансформации автотрансформатора  меньше двух, то ток  будет меньше тока  и витки  можно выполнить проводом уменьшенного сечения. Уменьшается расход обмоточного провода, электротехнической стали из-за уменьшения пространства, необходимого для размещения обмотки.

Снижение массы активных материалов приводит к уменьшению электрических и магнитных потерь, поэтому при одинаковой номинальной мощности КПД автотрансформатора всегда выше, чем в трансформаторе.

Наряду с перечисленными преимуществами автотрансформаторы обладают и недостатками.

Рис. 1.29

Вследствие электрической связи вторичной и первичной обмоток их изоляция должна выбираться, исходя из высшего напряжения. Автотрансформаторы имеют больший ток короткого замыкания, т.к. он ограничивается сопротивлением части Аа обмотки. Кроме того, при коротком замыкании первичное напряжение будет приложено только к этой части обмотки, что вызовет резкое увеличение магнитного потока, насыщения магнитопровода, намагничивающего тока – приведет к еще большему увеличению тока короткого замыкания в автотрансформаторе.

В целях обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала нельзя применять автотрансформаторы для понижения напряжения сетей ВН до значений НН, подводимого непосредственно к потребителю.

1.15. Автотрансформаторы с переменным коэффициентом трансформации

Этот автотрансформатор выполнен на тороидальном магнитопроводе, часть наружной поверхности витков обмотки оголена (без изоляции) и по оголенным проводникам перемещается угольная щетка (рис.1.30).

Рис.1.30

Щетка выполнена так, чтобы в процессе ее перемещения не более одного витка замыкалось накоротко. Большое переходное сопротивление между проводниками обмотки и щеткой ограничивает ток короткозамкнутого витка, а в более мощных автотрансформаторах применяются двойные комплекты щеток с дополнительным сопротивлением с целью ограничения тока короткозамкнутого витка.

1.16. Трансформаторы для дуговой электросварки

Обычно этот трансформатор называют сварочным (рис.1.31,а), он представляет собой однофазный двухобмоточный понижающий трансформатор, преобразующий переменное напряжение сети 220 или 380В в напряжение . Этого напряжения достаточно для надежного зажигания и устойчивого горения электрической дуги между металлическим электродом и свариваемыми деталями.

Зажиганию электрической дуги предшествует короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора, рабочий ток сварочного трансформатора соответствует напряжению электрической дуги UД30B (устойчивое горение дуги), обрыв дуги создает режим холостого хода.

Для ограничения тока располагают обмотки на разных стержнях магнитопровода, увеличивая индуктивные сопротивления рассеяния, а так же включают во вторичную цепь трансформатора дроссель Др. Перемещением ярма дросселя изменяются воздушный зазор , индуктивное сопротивление дросселя, ток I2 (рис.1.31,б).

Рис. 1.31

В некоторых конструкциях сварочных трансформаторов дроссель совмещают с трансформатором. Значительное индуктивное сопротивление сварочного трансформатора снижает его коэффициент мощности, который обычно не превышает


Определение параметров трехфазного трансформатора по опытам холостого хода и короткого замыкания