Тема: Автотрансформатори

Лабораторна робота №3

Тема: Автотрансформатори

Мета: Ознайомлення з принципом роботи автотрансформатора та визначення його параметрів

Хід роботи:

1. Ознайомитися з принципом роботи автотрансформатора

2. Зобразити автотрансформатор та його складові частини

3. Пояснити призначення та принцип дії автотрансформатора

4. Визначити переріз обмоток та кількість витків автотрансформаторів

5. Визначити поперечний переріз магнітопроводу автотрансформатора

Автотрансформатор — це такий вид трансформатора, в якому існує не тільки магнітний але й електричний зв'язок між обмотками. Обмотки звичайного трансформатора можна ввімкнути за схемою автотрансформатора, для чого вихід Х обмотки ω_АХ з’єднують з виводом а обмотки ω_ах (рис. 3.2). Якщо ж виводи Ах під’єднати то мережі, а до виводів ах під єднати навантаження Z_н, то отримаємо знижуючий трансформатор. Якщо ж виводи ах під єднати до мережі, а до виводів Ах під єднати навантаження Z_н, то отримаємо підвищуючий автотрансформатор.

В трансформаторі уся прохідна потужність є розрахунковою, так як між обмотками трансформатора існує лише магнітний зв'язок. В автотрансформаторі між первинним і вторинним колами окрім магнітного зв’язку існує ще й електричний. Тому розрахункова потужність складає лише частину прохідної потужності, інша її частина передається між колами без участі магнітного поля.

S_пр=U₂I₂=U₂(I₁+I₁₂)=U₂ I₁+U₂I₁₂=S_е+S_розр. (3.1)

Змін.

Арк.

№ Документу

Підпис

Дата

Розробив

Літера

Аркуш

Аркушів

Перевірив

Кожемякін

Н. контроль

Затвердив

Рис.3.1 Електромагнітна (а) і принципіальна (б) схеми однофазного понижуючого автотрансформатора

Тут S_е= U₂I₁ — потужність, яка передається з первинного кола автотрансформатора у вторинне завдяки електричному зв’язку між цими колами.

Таким чином, розрахункова потужність у автотрансформатора

S_розр= U₂I₁₂ складає лише частину прохідної. Це дає можливість використовувати для виготовлення автотрансформатора магнітопровід меншого перерізу, ніж в трансформаторі рівної потужності.

Середня довжина витка також стає меншою; тобто зменшується витрата міді на виконання обмотки автотрансформатора. Одночасно зменшуються магнітні і електричні втрати, а ККД автотрансформатора збільшується.

Таким чином автотрансформатор в порівнянні з трансформатором однакової потужності має наступні переваги: менша витрата активних матеріалів (мідь і електротехнічна сталь), більш високий ККД, менші розміри і вартість. У автотрансформаторів великої потужності ККД досягає 99,7%.

Рис.3.2 Залежність S_е/ S_{пр від коефіцієнта трансформації автотрансформатора}

Вказані переваги автотрансформатора тим значніші, чим більша потужність S_е, тобто чим менша розрахункова частина прохідної потужності.

Аркуш

Змін.

Арк..

№ Документу

Підпис

Дата

Потужність S_е, яка передається з первинного у вторинне коло завдяки електричному зв’язку між цим колами, визначається рівнянням

S_е= U₂I₁= U₂I₂/k_A= S_пр/ k_A, (3.2)

тобто значення потужності S_е обернено пропорційне коефіцієнту трансформації автотрансформатора k_A.

З графіка (рис. 3.2) видно, що застосування автотрансформатора дає помітні переваги в порівнянні з двохобмотковим трансформатором лише при невеликих коефіцієнтах трансформації. Наприклад, при k_A=1 вся потужність автотрансформатора перейде у вторинне коло за рахунок електричного зв’язку між колами (S_е/ S_пр=1).

Найбільш доцільне застосування автотрансформаторів з коефіцієнтом трансформації . При великому значенні коефіцієнта трансформації переважне значення мають недоліки автотрансформатора, які складаються зі наступних:

1. Великі струми к.з. у випадках знижуючого автотрансформатора: при замиканні точок а і х (див. рис. 3.1,а) напруга U₁ підводиться лише до невеликої частини витків Аа, які мають дуже малий опір к.з. В цьому випадку автотрансформатори не можуть самі себе захистити від руйнівної дії струмів к.з. тому струми к.з. повинні обмежуватися опором інших елементів електричної установки, ввімкнених в коло автотрансформатора.

Рис.3.3 Трьохфазний автотрансформатор

Рис. 3.4 Регулюючий однофазний автотрансформатор

1- ручка для переміщення контактних щіток;

2-щіткотримач; 3-обмотка.

Аркуш

Змін.

Арк.

№ Документу

Підпис

Дата

2. Електричний зв'язок сторони ВН зі стороною НН; це потребує посиленої ізоляції всієї обмотки.

3. При використанні автотрансформаторів в схемах зниження напруги між провідниками мережі НН і землею виникає напруга, приблизно рівна напрузі між провідником і землею на стороні ВН.

4. З метою забезпечення електробезпеки обслуговуючого персоналу неможна застосовувати автотрансформатори для зниження напруги мереж ВН до значень НН, підведеної безпосередньо до споживачів.

Силові автотрансформатори широко застосовують в лініях електропередач і розподілення електроенергії для зв’язку мереж суміжних напруг, наприклад 110 і 220, 220 і 500 кВ і ін. Такі автотрансформатори зазвичай виконуються на великі потужності (до 500МВА і вище). Обмотки трифазних автотрансформаторів зазвичай з’єднують в зірку (рис. 3.3).

Автотрансформатори застосовують в електроприводі змінного струму для зменшення пускових струмів двигунів значної потужності, а також для регулювання режимів роботи електрометалургійних печей. Автотрансформатори малої потужності застосовують в пристроях радіо, зв’язку і автоматики. Широко розповсюджені автотрансформатори зі змінним коефіцієнтом трансформації. В цьому випадку автотрансформатор обладнують пристроєм, який дозволяє регулювати значення вторинної напруги шляхом зміни кількості витків .Здійснюється це або перемикачем, або за допомогою ковзкого контакту (щітки), який переміщується безпосередньо по зачищеним від ізоляції виткам обмотки. Такі автотрансформатори, які називають регуляторами напруги, можуть бути однофазними (рис. 3.4) і трифазними.

Таблиця 3.1 Вихідні та розрахункові данні

Вихідні данні

Розрахункові данні

U1, В

U2, В

S2, ВА

η

f, Гц

S1, ВА

Qc, см2

I1, А

I2, А

s1, мм2

s2, мм2

w1, вит

w2, вит

Аркуш

Змін.

Арк.

№ Документу

Підпис

Дата

Первинна повна потужність автотрансформатора (3.3) Поперечний переріз осердя автотрансформатора (стержньового типу) (3.4) Струми первинної і вторинної обмоток (3.5) (3.6) Переріз первинної і вторинної обмоток (3.7) (3.8) Кількість витків окремих секцій обмоток (3.9) (3.10) Висновок згідно контрольних запитань: · Перелічите переваги та недоліки автотрансформаторів · Поясніть пристрій автотрансформатора зі змінним коефіцієнтом трансформації ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
						Аркуш
Змін.	Арк.	№ Документу	Підпис	Дата
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
						Аркуш
Змін.	Арк.	№ Документу	Підпис	Дата

Дата добавления: 2015-09-29