Автотрансформатори
Автотрансформатор у конструктивному відношенні подібний до звичайного трансформатора: має замкнутий сталевий магнітопровід, на якому розміщені дві обмотки, виконані з мідного проводу різних перерізів. На відміну від трансформатора обмотки автотрансформатора електрично з'єднані.
У понижувального автотрансформатора обмотка вторинної напруги є частиною обмотки первинної напруги. У підвищувального, навпаки, обмотка первинної напруги є частиною обмотки вторинної напруги. Таким чином, в автотрансформаторі крім магнітного зв'язку між первинною й вторинною обмотками є ще електричний зв'язок.
Електричні схеми понижувального і підвищувального автотрансформаторів подані на рис. 9.10. Напруга джерела, прикладена до затискачів первинної обмотки АХ із числом витків w1, урівноважується в основному ЕРС Е1, створю-
|
ваною змінним магнітним потоком у магнітопроводі. Вторинна обмотка має число витків w2. У ній створюється ЕРС E2 = E1(w1/w2). Коефіцієнт трансформації дорівнює відношенню первинної і вторинної напруг: n = Ux/U2 = Wi/W2 . (9.17) При підключенні до затискачів ах навантаження ZH струм у загальній частині обмотки ах І12 буде дорівнювати геометричній сумі струмів первинного і |
|
вторинного кіл I12 = I+І2 |
|
при незмінній напрузі U1 . Якщо знехтувати струмом холостого ходу, то можна вважати, що струми І1 і І2 зрушені за фазою на 180° і їхня геометрична сума дорівнює алгебраїчній сумі, тобто І12 = І2 - І1 = І2 [(1 - (1/n)] . _ (9.18) Перевагою автотрансформатора перед трансформатором є простіша конструкція, менша витрата міді, більш високий ККД, менші втрати в обмотках і сталі магнітопроводу. Однак автотрансформатор у порівнянні з трансформатором має й істотні недоліки: малий опір короткого замикання, що спричиняє великий струм короткого замикання, а електричний зв'язок між обмотками при високій первинній напрузі небезпечний при дотику людини до проводів у колі навантаження. Трифазні автотрансформатори застосовують в електроенергетиці для зв'язку мереж змішаних напруг, наприклад 110 і 220, 220 і 500 кВ та ін., при пуску асинхронних трифазних електродвигунів з метою зменшення пускового струму. Автотрансформатори низької напруги виконують на невелику потужність (до 7,5 кВА). Вони мають, як правило, обмотку з одним перерізом проводу і можуть використовуватися як для підвищення, так і зниження напруги. |
|
9.6. Вимірювальні трансформатори Вимірювальні трансформатори застосовують для вимірювань напруг і струмів. Вимірювальні трансформатори напруги використовують для включення вольтметрів, частотомірів, обмоток напруги ватметрів і лічильників. Вимірювальні трансформатори струму призначені для підключення амперметрів, реле, струмових обмоток ватметрів і лічильників. |
|
Потужність, споживана автотрансформатором з мережі, без урахування втрат буде дорівнювати потужності, що виділяється у навантаженні, тобто U111 = U^h, звідки випливає І1/І2 = U1/U2 = n. При цьому так само, як і у звичайному трансформаторі основний магнітний потік Ф0т залишається незмінним |
На рис. 9.11 показано схему включення вимірювальних приладів через вимірювальні трансформатори до однофазної мережі. Для безпеки дотику до приладів один затискач вторинних обмоток трансформаторів заземлюють. Вимірювані напруга U1 і струм I1 :
U1 = nuU, І1 = nr,
де nu і nI - коефіцієнти трансформації трансформаторів напруги й струму відповідно, U2 і І2 - показання вольтметра і амперметра відповідно.
|
Рис.9.11 - Схеми включення трансформатора напруги й струму |
Вторинні обмотки мають стандартні значення U2 і I2: 100 В для трансформаторів напруги й 5 і 1 А для трансформаторів струму. Тому діапазон вимірювання може бути розширений шляхом регулювання коефіцієнтів трансформації (співвідношення числа витків).
Вимірювальний трансформатор напруги працює в режимі, близькому до холостого ходу. Очевидно, точність вимірювання напруги буде тим вища, чим менше падіння напруги на трансформаторі. Дійсно, із схеми заміщення (рис. 9.4) видно, що похибка
|
100 |
|
= |
U2 W2/ W1 ~ U1 U1
тим менша, чим менші RK і ХК, що досягається зниженням числа витків при збільшенні перерізу сталі магнітопроводу.
У трансформаторах струму, навпаки, зменшення похибки досягається шляхом зниження струму I10, для чого використовують стрічковий магнітопро - від кільцевої форми з матеріалу з малими втратами (мале значення коерцитивної сили Нс) і роботі в ненасиченій частині кривої намагнічування.
Оскільки нормальним режимом роботи трансформатора струму є режим короткого замикання, то для перемикань у вторинному колі встановлюють пристрої, що замикають вихідні затискачі вторинної обмотки.
