Специальные трансформаторы

3-обмоточные трансформаторы

На станциях и подстанциях с несколькими ступенями номинальных напряжений применяют 3-обмоточные трансформаторы, имеющую одну первичную и две вторичные обмотки.

Рисунок 3.2.1 –Трехобмоточный трансформатор

По аналогии с двухобмоточным трансформатором такой трансформатор имеет три магнитосвязанных обмотки, к одной из которых подводится питающее напряжение, а к двум другим подключается нагрузка. Обе вторичные обмотки приведены к первичной с помощью коэффициентов приведения, или трансформации

,	(3.2.1)
.	(3.2.2)

Схема замещения 3-обмоточного трансформатора, отличается тем, что имеет две вторичные цепи, которым соответствует схема замещения и упрощенная векторная диаграмма

Рисунок 3.2.2 – Схема замещения трехобмоточного трансформатора

,	(3.2.3)
,	(3.2.4)
;	(3.2.5)
	(3.2.6)

Рисунок 3.2.3 – Векторная диаграмма трехобмоточного трансформатора

Параметры цепей схемы замещения определяются из опытов короткого замыкания между обмотками:

1) 1 − 2

(3.2.7)

2) 1 – 3

(3.2.8)

3) 2 – 3

(3.2.9)

Решив систему уравнений относительно Z₁ , Z₂ и Z₃ , можно получить соответствующие расчётные формулы:

,	(3.2.10)
,	(3.2.11)
.	(3.2.12)

Из векторной диаграммы рисунок (3.2.3) и схемы замещения рисунок(3.2.2) видно, что вторичные напряжения зависят не только от своей нагрузки, но и соседней, т. е. зависит от , а от – , поскольку , т. е. приложено не непосредственно к нагрузке.

Соотношение мощностей обмоток может быть различным поскольку, хотя

,

(3.2.13)

но из-за разных значений и

,

(3.2.14)

поэтому

.

(3.2.15)

В РФ применяются следующие соотношения мощностей обмоток 3-бмоточного трансформатора:

Таблица 3.2.1 – Соотношения мощностей обмоток 3-бмоточного трансформатора:

и группы соединений:

Y₀/Y₀/Δ – 0 −11

Y₀/Δ/Δ – 11 -11

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы – это частный случай обычного трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки связаны не только электромагнитно, но и электрически.

Рисунок 3.2.4 –Схема однофазного автотрансформатора

Автотрансформатор может быть повышающим, а может быть понижающим напряжение. В первом случае первичная обмотка включается на низкое напряжение сети, а вторичная – так, чтобы её напряжение складывалось с первичным. Если таким образом включить обычный трансформатор, то получится автотрансформатор. Его коэффициент трансформации равен отношению напряжений при холостом ходе

(3.2.16)

Система уравнений имеет вид:

,

(3.2.17)

где , как в обычном трансформаторе. Кроме того,

(3.2.18)

Построим теперь векторную диаграмму для трансформатора:

Рисунок 3.2.5 – Векторная диаграмма автотрансформатора

Полная мощность автотрансформатора, которая передается из одной цепи в другую, называется проходной мощностью, которая состоит из двух частей.

,без учёта потерь:

(3.2.19)

где − расчётная мощность, передаваемая посредством магнитного поля,

,

(3.2.20)

− мощность, передаваемая за счет электрической связи между цепями:

.

(3.2.21)

Расчетная мощность составляет лишь часть всей мощности, передаваемой из первичной цепи автотрансформатора во вторичную. Это дает возможность для изготовления автотрансформатора использовать магнитопровод меньшего сечения, чем в обычном трансформаторе равной мощности. При этом за счет уменьшенного сечения сердечника средняя длина витка обмотки также становится меньше, следовательно, сокращается расход меди на выполнение обмотки. Одновременно уменьшаются магнитные и электрические потери, а КПД автотрансформатора по сравнению с двухобмоточным трансформатором равной мощности повышается.

Указанные преимущества автотрансформатора тем значительней, чем больше Sэ, т.е. чем меньше Sр..

Применение автотрансформатора тем выгоднее, чем ближе коэффициент трансформации к единице, т.е. при незначительных k. Пусть тогда

(3.2.22)

полная (проходная) мощность

,

(3.2.23)

расчётная

,	3.2.24)
	(3.2.25)

тогда , то есть расчётная мощность в 10 раз меньше, чем полная, тогда − следовательно трансформатор надо рассчитывать почти на полную, проходную мощность.

Поэтому автотрансформаторы применяются с

Если напряжения питания падать на ВН, то автотрансформатор будет понижающим.

Автотрансформаторы бывают и 3-фазными.

Рисунок 3.2.6 – Схема трехфазного автотрансформатора

Трансформаторы с плавным регулированием напряжения.

Ране мы рассмотрели способы ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов путем изменения числа включенных в работу витков одной из обмоток. Но иногда возникает необходимость плавного регулирования напряжения в широких пределах.

Один из таких способов широко используется в маломощных лабораторных автотрансформаторах. При этом способе применяются контактные щетки, скользящие по неизолированной внешней поверхности обмотки, в следствии чего достигается плавное изменение числа включенных в работу витков.

В более мощных трансформаторах и автотрансформаторах применяются двойные комплекты щеток и сопротивлений для ограничения тока короткого замыкания при замыкании щетками соседних витков.

Трансформатор тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис.) и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы,