АВТОТРАНСФОРМАТОР - Основные понятия о трансформаторах

Автотрансформатором Называют такой трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения электрически (гальванически) связана с обмоткой высшего напряжения.

Принципиальная схема. В схеме понижающего автотрансформатора (рис. 2.40, А) Первичное напряжение подводится к зажимам А И X, Вторичной обмоткой служит часть первичной обмотки между зажимами А И Х, причем зажимы X И Х Совмещены. Так как в каждом витке обмотки индуцируется одинаковая ЭДС E=4,44FФТ, то при холостом ходе напряжение на зажимах Ах

Где WAx и WAX числа витков, включенных соответственно между зажимами А И х, А И Х; k -- коэффициент трансформации.

Габаритные размеры, масса, потери мощности. В автотрансформаторе различают проходную мощность SNp, Передаваемую из первичной цепи во вторичную и далее нагрузке, и расчетную или типовую мощность SРасч, передаваемую во вторичную цепь электромагнитным полем. Мощность SРасч определяет габаритные размеры и массу автотрансформатора. Если пренебречь потерями, то проходная мощность SNp = E1IL = E2I2, А расчетная SPaсч = E2IAx, Где 1Ах -- Результирующий ток на участке Ах Обмотки, к которому подключена нагрузка.

На участке Ах Через обмотку проходит ток, равный векторной сумме токов вторичной и первичной цепей. Как следует из векторной диаграммы (см. рис. 3-11), токи и сдвинуты по фазе приблизительно

схема включения понижающего автотрансформатора (а) и зависимости мощностей s и s от коэффициента трансформации (б)

Рис. 3-11. Схема включения понижающего автотрансформатора (а) И зависимости мощностей SЭм и SЭл от коэффициента трансформации (б)

На угол 180°. Поэтому, пренебрегая током холостого хода и переходя к модулям токов и, получаем

(3-40)

Следовательно, проходная мощность

(3-41)

При этом SЭм = E2IAx = SРасч -- мощность, передаваемая во вторичную цепь электромагнитным полем и являющаяся расчетной мощностью автотранс-форматора; SЭл = E2I1 -- мощность, передаваемая в эту цепь вследствие электрической (гальванической) связи между первичной и вторичной цепями.

При указанных выше условиях и принимая IL=I'1 = I1/k, Из (3-40) получаем

(3-42)

Откуда расчетная мощность автотрансформатора

(3-43)

Отношение

(3-44)

Называют Коэффициентом выгодности. Данный коэффициент показывает насколько выгодно использовать трансформатор с коэффициентом трансформации K.

Мощность, передаваемая во вторичную цепь электрическим путем,

(3-45)

В двухобмоточном трансформаторе SЭл = 0 и SРасч = SNp.

Таким образом, расчетная мощность автотрансформатора меньше, чем мощность двухобмоточного трансформатора при той же проходной мощности, передаваемой из первичной цепи во вторичную, что позволяет выполнить автотрансформатор с меньшей массой и меньшими габаритными размерами.

На рис. 3-11,Б Показаны зависимости мощностей SЭм и SЭл В долях от проходной мощности SПp от коэффициента трансформации K. Чем ближе значение коэффициента трансформации K К единице, тем меньше расчетная мощность автотрансформатора и тем выгоднее его применять с точки зрения уменьшения массы, габаритных размеров и потерь мощности. Например, при K=1,1 расчетная мощность автотрансформатора уменьшается в 10 раз, а при K= 10 получается почти такой же, как у двухобмоточного трансформатора.

Электрические потери в обмотках автотрансформатора по той же причине могут быть существенно меньшими, чем в обмотках двухобмоточного трансформатора. При номинальном режиме в двухобмоточном трансформаторе электрические потери

В автотрансформаторе суммарные потери на участках Aа И Ах

Или

В автотрансформаторе IАа = I1 поэтому сечения проводов в первичной обмотке двухобмоточного трансформатора и на участке Аа Автотрансформатора одинаковы, а сопротивление RAa<R1:

(3-46)

На участке Ах Автотрансформатора проходит ток IАх = I2 (1 --1/K), поэтому сечение провода на этом участке можно выбрать меньшим, чем во вторичной обмотке двухобмоточного трансформатора, и пропорциональным отношению токов, проходящих по участку Ах И вторичной обмотке:

(3-47)

Таким образом, из формул (3-46) и (3-47) следует, что

(3-48)

Следовательно, отношение электрических потерь в автотрансформаторе и двухобмоточном трансформаторе

(3-49)

Формула (3-49) показывает, что потери мощности в автотрансформаторе меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе.

Активные и индуктивные (обусловленные потоками рассеяния) сопротивления автотрансформатора также меньше, чем соответствующие сопротивления двухобмоточного трансформатора:

(3-50)

Поэтому ток короткого замыкания у автотрансформатора, подключенного к сети со стороны обмотки ВН, больше, чем у двухобмоточного трансформатора.

Области применения. В технике применяют автотрансформаторы одно - и трехфазные при необходимости сравнительно небольшого изменения напряжения (при ). При больших К Выгодность от их применения уменьшается. Силовые автотрансформаторы служат для снижения напряжения при пуске мощных асинхронных и синхронных электродвигателей. Автотрансформаторы малой мощности широко используют в устройствах связи и автоматики, радиоаппаратуре и лабораторных стендах. В последнее время автотрансформаторы большой мощности применяют для соединения высоковольтных сетей различных напряжений (ПО, 154, 220, 330, 500, 750 кВ).

Существенным недостатком автотрансформаторов является то, что вторичная цепь у них электрически соединена с первичной. Поэтому обмотка НН и подключенные к ней потребители должны иметь ту же изоляцию относительно земли, что и обмотка ВН и первичная цепь. Поэтому для обеспечения электробезопасности не допускается применять автотрансформаторы для питания цепей низкого напряжения от сети высокого напряжения.

Автотрансформаторы большой мощности редко применяют при K>2 Во избежание возникновения опасных перенапряжений во вторичной цепи при появлении атмосферных и коммутационных перенапряжений в первичной цепи (в линиях электропередачи).

Похожие статьи




АВТОТРАНСФОРМАТОР - Основные понятия о трансформаторах

Предыдущая | Следующая