Электрическая схема автотрансформатора

А.В. Щербаков

ПРАКТИКА

2. Автотрансформатор (50% материала из интернета)

Электрическая схема автотрансформатора

Главное отличие автотрансформатора от обычного трансформатора состоит в том, что две его обмотки обязательно имеют между собой электрическую связь, они наматываются на одном стержне, мощность передаётся между обмотками комбинированным способом — путём электромагнитной индукции и электрического соединения. Это снижает габариты и стоимость. Автотрансформатор может быть сделан двухобмоточным и многообмоточным, в каждой из этих модификаций автотрансформаторов обязательно присутствуют обмотки ВН (высшего напряжения — вход «А») и СН (среднего напряжения — выход «Аm»), электрически соединенные между собой.

В многообмоточных моделях имеется еще одна или несколько обмоток НН (низкого напряжения), которая имеет с первыми двумя только индуктивную электромагнитную связь. Обмотки НН, если они есть, обязательно соединены в треугольник.

В трёхфазном автотрансформаторе обмотки ВН и СН соединяются в звезду с глухо-заземлённой нейтралью U₀ (точка 0 на рис. 02.1). На рисунке видно, что обмотка ВН включает в себя общую обмотку ОА_m, которая, собственно, и составляет обмотку СН, и последовательной обмотки А_mА.

Рис. 02.1. Обмотки автотрансформатора: 1 — трёхфазного; 2 — однофазного

Распределение токов, в работающем автотрансформаторе в режиме номинальной нагрузки, между обмотками неодинаково. В последовательной обмотке А_mА проходит ток нагрузки, например, ВН — I_А. По закону электромагнитной индукции в сердечнике автотрансформатора создается магнитный поток, который индуктирует в обмотке СН ток I_Am. Таким образом, ток общей обмотки СН образован суммой токов последовательной обмотки I_А с электрической связью (ВН и СН), и тока I_Am, по магнитной связи этих же обмоток — I_СН = I_А+I_Am

Значение мощности на выходе автотрансформатора равно мощности на его входе. При отсутствии обмотки НН, мощность ВН равна мощности СН, это и есть номинальная мощность S_ном автотрансформатора по электрической связи. Она равна произведению номинального напряжения обмотки ВН U_ВН, на номинальный ток I_ВН последовательной обмотки.

Рассчитывают еще и типовую мощность автотрансформатора, которая составляет часть номинальной мощности, передаваемой электромагнитным путём:

S_т = S_ном*а_{в ,} где а_в= 1 - U_СН/U_ВН — коэффициент выгодности автотрансформатора. Он определяет долю типовой мощности в составе номинальной, чем она меньше, тем меньше габариты и сечения сердечника (магнитопровода) и обмоток автотрансформатора, которые рассчитываются исходя не из полной номинальной, а только из её части — типовой мощности. Поэтому изготовление автотрансформаторов значительно дешевле (себестоимость ниже), чем обычных трансформаторов такой же мощности.

Чем меньше коэффициент трансформации (чем ближе значения U_СН и U_ВН), тем выгоднее использование автотрансформаторов и дешевле их изготовление.

Ещё одним большим достоинством автотрансформаторов можно назвать возможность регулирования напряжения под нагрузкой без прерывания питания потребителей. Для большинства автотрансформаторов используется способ переключения ответвлений регулировочной обмотки. Эти регулировочные ответвления берутся от менее нагруженной обмотки ВН, особые устройства — переключатели ответвлений изменяют число включенных в работу витков, тем самым, увеличивая или уменьшая коэффициент трансформации и напряжение выхода. Такое регулирование возможно в ручном и автоматическом режимах (при помощи следящих систем с обратной связью, это делает автотрансформатор стабилизатором напряжения). Требования к качеству выходного напряжения для питания потребителей обуславливают применение и важность таких устройств.

Автотрансформатор — это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется еще и электрическая связь.

Дата добавления: 2015-07-15