Особенности автотрансформаторов

Однофазный трансформатор имеет две независимые обмотки, уложенные на общий магнитопровод.

Автотрансформатор (рис. 28) имеет одну обмотку, к концам которой (АХ) приложено напряжение , а между средней точкой и одним из концов (аX) снимается напряжение . Под действием в части обмотки Аа (последовательной) течет ток , создавая магнитный поток, который наводит ЭДС и ток во второй части обмотки аХ (общей). Во вторичную цепь ( ) течет ток (благодаря наличию электрической связи) и ток (благодаря магнитной связи)

.

Ток в общей обмотке

.

Полная мощность, передаваемая с первичной на вторичную обмотку (если пренебречь потерями)

.

Рис.28. Схема однофазного автотрансформатора

Если преобразовать это выражение, получим:

.

Следовательно, полная передаваемая мощность имеет две составляющие:

· - мощность, передаваемая магнитным путем или трансформаторнаямощность ;

· - мощность, передаваемая электрическим путем или электрическаямощность ( ).

В номинальном режиме полная мощность , которую называют проходной, является номинальной мощностью , а трансформаторная мощность - типовой мощностью .

Из рис. 28 следует, что мощность последовательной обмотки

.

Мощность общей обмотки

.

Трансформаторная мощность определяет размеры магнитопровода, а отношение

,

где - коэффициент трансформации; - коэффициент выгодности.

Коэффициент выгодности или коэффициент типовой мощности характеризует преимущества автотрансформатора по сравнению с обычным трансформатором

Если через выразить мощность общей обмотки

.

Таким образом, мощности последовательной и общей обмоток не превышают типовой мощности.

Автотрансформаторы 220 - 500 кВ, как правило, имеют третичную обмотку напряжением 6 (10) кВ, которая не связана электрически с первичной и вторичной обмотками. Третья обмотка используется для подключения источников мощности (генераторов и синхронных компенсаторов) на электростанциях, питания близлежащих потребителей или потребителей собственных нужд подстанций и электростанций. Мощность третьей обмотки не может быть больше , так как магнитопровод, через который передается энергия из первичной обмотки в третью, рассчитан на типовую мощность.

Автотрансформаторы могут работать в разных режимах (рис. 29):

· автотрансформаторные режимы (рис.30, а, б). Мощность может передаваться в обоих направлениях - при этом общая и последовательная обмотки нагружены мощностью , на которую и рассчитаны.

· трансформаторные режимы (рис.30, в , г). Мощность третьей обмотки равна , поэтому может быть передана мощность .В режиме в мощность общей обмотки равна типовой и она загружена на всю передаваемую мощность , поэтому передать на сторону среднего напряжения (СН) какую-то дополнительную мощность со стороны высшего напряжения (ВН) невозможно, хотя последовательная обмотка и не загружена полностью. В режиме г общая и последовательная обмотка вместе нагружены на . Поэтому еще некоторая мощность может быть передана со стороны СН на сторону ВН.

· комбинированные режимы (рис.30, д, е, ж, з). В режиме д в общей обмотке суммируются токи, передаваемые автотрансформаторным и трансформаторным способом. Такой режим допускается при условии, что . В режиме е в последовательной обмотке суммируются токи, передаваемые автотрансформаторным и трансформаторным путем. Поэтому данный режим допустим, если . В режимах ж и з соотношения и условия остаются такими же.

Рис.29. Схема трехфазного автотрансформатора

Для трехфазногоавтотрансформатора(рис.29) справедливы все полученные соотношения. Нейтраль должна быть заземлена.

Рис.30. Режимы работы автотрансформаторов