Трансформаторы и электрические машины

Подождите немного. Документ загружается.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

()

221

ΚΚΗ

′

Ρ=

′

≈

′′

+=Ρ

rIrrIrIrI

(1.63)

ãäå

′

 êîýôôèöèåíò íàãðóçêè;

 ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ

òðàíñôîðìàòîðîì ïðè îïûòå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

Ñëåäîâàòåëüíî, ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà

ìîãóò áûòü ïðèíÿòû ðàâíûìè ìîùíîñòè

, ïîòðåáëÿåìîé òðàíñôîðìà-

òîðîì â îïûòå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ. Òàê êàê àêòèâíàÿ ìîùíîñòü,

ïîòðåáëÿåìàÿ ïðèåìíèêîì,

,coscoscos

2222

ϕβϕϕ

ΗΗ

===Ρ SIU

IU (1.64)

òî, ïîäñòàâëÿÿ ïîëó÷åííûå äëÿ

âûðàæåíèÿ â (1.61), ïîëó÷àåì

cos

Ρ+Ρ+

Ρ+Ρ

−=

ΚΗ

βϕβ

(1.65)

Íà ðèñ. 1.12 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ÊÏÄ òðàíñôîðìàòîðà îò êîýô-

ôèöèåíòà íàãðóçêè

. Èññëåäóÿ (1.65) íà ýêñòðåìóì (ïðè çàäàííîì

çíà÷åíèè

cos

), íàõîäèì, ÷òî ÊÏÄ äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ,

êîãäà

Kopt

èëè

opt

(1.66)

Ðèñ. 1.12

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî òðàíñôîðìàòîðû èìåþò âûñîêèå çíà÷åíèÿ

ÊÏÄ âçíà÷èòåëüíîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ íàãðóçêè, ò.å. ïðè

= 0,4÷1,5.

1.4. Òðåõôàçíûå òðàíñôîðìàòîðû

Â öåïÿõ òðåõôàçíîãî òîêà äëÿ òðàíñôîðìèðîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé

ýíåðãèè ïåðåìåííîãî òîêà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðèìåíÿþòñÿ òðåõ-

ôàçíûå òðàíñôîðìàòîðû (òðàíñôîðìàòîðû, ïðèìåíÿåìûå äëÿ

ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè â öåïÿõ òðåõôàçíîãî òîêà). Íà

ðèñ. 1.13 ïîêàçàí òðåõôàçíûé òðàíñôîðìàòîð ñ òðåõñòåðæíåâûì

ìàãíèòîïðîâîäîì, íà êàæäûé ñòåðæåíü êîòîðîãî íàíåñåíû ïåðâè÷íàÿ

è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè ñîîòâåòñòâóþùåé ôàçû. Ìàãíèòîïðîâîä

òðàíñôîðìàòîðà èìååò òðè ñòåðæíÿ À, Â, Ñ ðàâíîãî ñå÷åíèÿ, êîòîðûå

ðàñïîëîæåíû â îäíîé ïëîñêîñòè, è ÿðìî D.

Ðèñ. 1.13

Ñòåðæíåì íàçûâàþò ÷àñòü ìàãíèòíîé ñèñòåìû, íà êîòîðîé ðàñïîëà-

ãàþòñÿ îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà. ×àñòü ìàãíèòíîé ñèñòåìû òðàíñôîðìà-

òîðà, íå íåñóùàÿ îñíîâíûõ îáìîòîê è ñëóæàùàÿ äëÿ çàìûêàíèÿ

ìàãíèòíîé öåïè, íàçûâàåòñÿ ÿðìîì.

Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü îò âèõðåâûõ òîêîâ ìàãíèòîïðîâîäû

ñîáèðàþò èç èçîëèðîâàííûõ äðóã îò äðóãà ëèñòîâ ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé

ñòàëè òîëùèíîé 0,35-0,5 ìì (åñëè ÷àñòîòà ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ 50

Ãö). Äëÿ âûñîêèõ ÷àñòîò (áîëåå 20 êÃö) ìàãíèòîïðîâîäû âûïîëíÿþò èç

ôåððèòîâ.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Îáìîòêè âûñøåãî (ÂÍ) è íèçøåãî (ÍÍ) íàïðÿæåíèé êàæäîé èç ôàç

òðàíñôîðìàòîðà ðàçìåùàþò íà ñòåðæíå êîíöåíòðè÷åñêè îäíà ïîâåðõ

äðóãîé. Îáû÷íî áëèæå ê ñòåðæíþ ðàñïîëàãàþò îáìîòêó ÍÍ. Îáìîòêè

èçîëèðîâàíû äðóã îò äðóãà è îò ñòåðæíÿ, èõ íàìàòûâàþò â îäíó ñòîðîíó,

êàæäàÿ èç íèõ èìååò óñëîâíîå íà÷àëî è êîíåö. Ïðèíÿòî íà÷àëà ôàç

îáìîòîê âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ îáîçíà÷àòü À, Â, Ñ, à èõ êîíöû  X, Y, Z;

íà÷àëà ôàç îáìîòîê íèçøåãî íàïðÿæåíèÿ îáîçíà÷àþò à, b, ñ, à êîíöû 

õ, ó, z.

Ïðè ïèòàíèè òðàíñôîðìàòîðà îò ñèììåòðè÷íîé òðåõôàçíîé ñåòè â

åãî ñòåðæíÿõ âîçáóæäàþòñÿ ìàãíèòíûå ïîòîêè

, ñäâè-

íóòûå ïî ôàçå îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà íà óãîë 120°. Ýòè ïîòîêè, â ñâîþ

î÷åðåäü, èíäóöèðóþò â ôàçàõ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà ñèììåòðè÷íûå

ñèñòåìû ÝÄÑ: â ôàçàõ îáìîòêè âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ

, â

ôàçàõ îáìîòêè íèçøåãî íàïðÿæåíèÿ

. Â ñèììåòðè÷íûõ

òðåõôàçíûõ ñèñòåìàõ ôàçíûå ÝÄÑ ñäâèíóòû îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà

íà óãîë 120°.

Ôàçû ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê òðåõôàçíûõ òðàíñôîðìà-

òîðîâ ìîãóò áûòü ñîåäèíåíû çâåçäîé, çâåçäîé ñ âûâåäåííîé íóëåâîé

òî÷êîé è òðåóãîëüíèêîì. Ýòè ñïîñîáû ñîåäèíåíèé óñëîâíî îáîçíà÷àþò

ñîîòâåòñòâåííî ñèìâîëàìè Y, Y

, ∆. Ñèìâîë ñïîñîáà ñîåäèíåíèÿ îáìîòêè

âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ ïðèíÿòî ïèñàòü ïåðâûì, ìåæäó ñèìâîëàìè ñòàâÿò

íàêëîííóþ ÷åðòó, íàïðèìåð Y/∆ èëè Y/Y

Òðåõôàçíûå òðàíñôîðìàòîðû îáû÷íî õàðàêòåðèçóþò äâóìÿ êîýô-

ôèöèåíòàìè òðàíñôîðìàöèè: ôàçíûì è ëèíåéíûì. Ôàçíûé êîýôôè-

öèåíò òðàíñôîðìàöèè ðàâåí îòíîøåíèþ ÷èñëà âèòêîâ

ÂÍ

ôàçû

îáìîòêè âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ ê ÷èñëó âèòêîâ

ÍÍ

ôàçû îáìîòêè íèçøåãî

íàïðÿæåíèÿ èëè îòíîøåíèþ ôàçíûõ íàïðÿæåíèé ýòèõ îáìîòîê ïðè

õîëîñòîì õîäå:

ÍÍÔ

ÂÍÔ

ÍÍ

ÂÍ

Ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè ðàâåí îòíîøåíèþ

ëèíåéíîãî íàïðÿæåíèÿ îáìîòêè âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ ê ëèíåéíîìó

íàïðÿæåíèþ îáìîòêè íèçøåãî íàïðÿæåíèÿ ïðè õîëîñòîì õîäå:

ÍÍË

ÂÍË

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Äëÿ ñîåäèíåíèé Y/Y è ∆/∆ ëèíåéíûé è ôàçíûé êîýôôèöèåíòû

òðàíñôîðìàöèè ðàâíû ìåæäó ñîáîé:

; äëÿ ñîåäèíåíèÿ Y/∆ 

ËÔ

, à äëÿ ñîåäèíåíèÿ ∆/Y  3/

ËÔ

Ãðóïïû ñîåäèíåíèé îáìîòîê. Ïî ãðóïïàì ñîåäèíåíèé îáìîòîê

òðàíñôîðìàòîðû ïîäðàçäåëÿþò íà îñíîâàíèè çíà÷åíèÿ óãëà

ñäâèãà

ôàç ìåæäó ëèíåéíûìè âûñøèì è íèçøèì íàïðÿæåíèÿìè. Ó òðàíñôîðìà-

òîðîâ îäíîé ãðóïïû ñäâèã ôàç îäèíàêîâ. Ñäâèã ôàç ìåæäó ëèíåéíûìè

âûñøèì è íèçøèì íàïðÿæåíèÿìè èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå ïðè ïàðàë-

ëåëüíîé ðàáîòå òðàíñôîðìàòîðîâ, òàê êàê íà ïàðàëëåëüíóþ ðàáîòó ìîæíî

âêëþ÷èòü òðàíñôîðìàòîðû òîëüêî îäíîé ãðóïïû ñîåäèíåíèé îáìîòîê, â

ïðîòèâíîì ñëó÷àå âîçíèêàþò óðàâíèòåëüíûå òîêè, âûçûâàþùèå ïåðåãðåâ

îáìîòîê.

Äëÿ ñîïîñòàâëåíèÿ îòíîñèòåëüíîãî ïîëîæåíèÿ âåêòîðîâ âûñøåãî

è íèçøåãî ëèíåéíûõ íàïðÿæåíèé èñïîëüçóþò ïîëîæåíèÿ ìèíóòíîé è

÷àñîâîé ñòðåëîê íà ÷àñîâîì öèôåðáëàòå: âåêòîð ëèíåéíîãî âûñøåãî

íàïðÿæåíèÿ ñîâìåùàþò ñ ìèíóòíîé ñòðåëêîé è óñòàíàâëèâàþò íà öèôðó

12, à ÷àñîâóþ ñòðåëêó ñîâìåùàþò ñ ïîëîæåíèåì ëèíåéíîãî íèçøåãî

íàïðÿæåíèÿ. Îòñ÷åò óãëà ìåæäó ìèíóòíîé è ÷àñîâîé ñòðåëêàìè

ïðîèçâîäèòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ èõ âðàùåíèÿ, è ïðè îïðåäåëåíèè íîìåðà

ãðóïïû ýòîò óãîë äåëÿò íà 30°.

Ïðèìåð 1. Äëÿ îäíîôàçíîãî òðàíñôîðìàòîðà, åñëè íàïðàâëåíèå

âåêòîðà âûñøåãî íàïðÿæåíèÿ ñîñòàâëÿåò ñ íàïðàâëåíèåì âåêòîðà

íèçøåãî íàïðÿæåíèÿ óãîë

= 0°, ìèíóòíàÿ è ÷àñîâàÿ ñòðåëêè áóäóò

íàõîäèòüñÿ íà öèôðå 12 (íóëü ÷àñîâ), ïîýòîìó òàêîå ñîåäèíåíèå

íàçûâàþò ãðóïïîé 0. Åñëè ïåðâè÷íàÿ è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè íàìîòàíû â

îäíó ñòîðîíó è èìåþò ñèììåòðè÷íóþ ìàðêèðîâêó çàæèìîâ, òî òàêæå

èìååì

= 0°, ò.å. ãðóïïó 0.

Ïðèìåð 2. Äëÿ îäíîôàçíîãî òðàíñôîðìàòîðà ïðè èçìåíåíèè

íàïðàâëåíèÿ íàìîòêè îäíîé èç îáìîòîê èëè ïðè èçìåíåíèè ìàðêèðîâêè

çàæèìîâ îäíîé èç íèõ ïîëó÷àåì ñäâèã ôàç

= 180°, ò.å. ÷àñîâàÿ ñòðåëêà

ñîâìåùåíà íà öèôåðáëàòå ñ öèôðîé 6 (180°/30° = 6)  ãðóïïà 6.

Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îäíîôàçíîãî òðàíñôîðìàòîðà âîçìîæíû äâå ãðóïïû

ñîåäèíåíèé: íóëåâàÿ è øåñòàÿ.

Â òðåõôàçíûõ òðàíñôîðìàòîðàõ êàæäàÿ ïàðà îáìîòîê âûñøåãî è

íèçøåãî íàïðÿæåíèÿ ðàñïîëîæåíà íà îäíîì è òîì æå ñòåðæíå, ïîýòîìó

ôàçíûå ÝÄÑ ìîãóò êàê ñîâïàäàòü, òàê è áûòü ïðîòèâîïîëîæíûìè ïî ôàçå.

Îäíàêî â çàâèñèìîñòè îò ñõåìû ñîåäèíåíèé ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé

îáìîòîê ýòèõ òðàíñôîðìàòîðîâ è ïîðÿäêà ñîåäèíåíèé èõ íà÷àë è êîíöîâ

ìîæíî ïîëó÷èòü ðàçëè÷íûå ãðóïïû ñîåäèíåíèé. Äëÿ òðåõôàçíûõ

òðàíñôîðìàòîðîâ âîçìîæíû äâåíàäöàòü ãðóïï ñîåäèíåíèé, îäíàêî

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

òðåõôàçíûå ñèëîâûå òðàíñôîðìàòîðû âûïóñêàþò òîëüêî äâóõ ãðóïï:

íóëåâîé è îäèííàäöàòîé. Íóëåâîé ãðóïïå ñîîòâåòñòâóåò ñîåäèíåíèå

çâåçäà/çâåçäà ñ âûâåäåííîé íóëåâîé òî÷êîé, îäèííàäöàòîé ãðóïïå

ñîåäèíåíèÿ çâåçäà/òðåóãîëüíèê (Y/∆) è çâåçäà ñ âûâåäåííîé íóëåâîé

òî÷êîé/òðåóãîëüíèê.

Ïàðàëëåëüíàÿ ðàáîòà òðàíñôîðìàòîðîâ. Ýëåêòðîñíàáæåíèå

ýëåêòðîïðèåìíèêîâ çíà÷èòåëüíîé ìîùíîñòè öåëåñîîáðàçíî îñóùåñò-

âëÿòü íå îò îäíîãî òðàíñôîðìàòîðà áîëüøîé ìîùíîñòè, à îò ãðóïïû

ïàðàëëåëüíî âêëþ÷åííûõ íà îáùóþ íàãðóçêó òðàíñôîðìàòîðîâ ìåíüøåé

ìîùíîñòè, ÷òî áîëåå ðàöèîíàëüíî è íàäåæíî.

Ïðè âêëþ÷åíèè òðàíñôîðìàòîðîâ íà ïàðàëëåëüíóþ ðàáîòó íåîáõî-

äèìî ñîáëþäàòü ðÿä óñëîâèé:

1) òðàíñôîðìàòîðû äîëæíû èìåòü îäèíàêîâûå íîìèíàëüíûå

ïåðâè÷íûå íàïðÿæåíèÿ è îäèíàêîâûå âòîðè÷íûå ÝÄÑ, ò.å. ðàâíûå

âòîðè÷íûå íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà;

2) îíè äîëæíû îòíîñèòüñÿ ê îäíîé ãðóïïå ñîåäèíåíèé;

3) íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ èõ äîëæíû áûòü îäèíàêîâûìè.

1.5. Àâòîòðàíñôîðìàòîðû

Àâòîòðàíñôîðìàòîð  ýòî òðàíñôîðìàòîð, äâå (èëè áîëåå)

îáìîòêè êîòîðîãî ãàëüâàíè÷åñêè ñâÿçàíû òàê, ÷òî èìåþò îáùóþ ÷àñòü.

Àâòîòðàíñôîðìàòîðû áûâàþò îäíîôàçíûìè è òðåõôàçíûìè, ïîâû-

øàþùèìè è ïîíèæàþùèìè. Àâòîòðàíñôîðìàòîð, ó êîòîðîãî âòîðè÷íàÿ

îáìîòêà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ ïåðâè÷íîé, ÿâëÿåòñÿ ïîíèæàþùèì. Åñëè ïåð-

âè÷íàÿ îáìîòêà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ âòîðè÷íîé, òî àâòîòðàíñôîðìàòîð

ïîâûøàþùèé.

Ðàññìîòðèì ðàáîòó îäíîôàçíîãî ïîíèæàþùåãî àâòîòðàíñôîðìà-

òîðà (ðèñ. 1.14). Ðåæèì õîëîñòîãî õîäà àâòîòðàíñôîðìàòîðà íå

îòëè÷àåòñÿ îò ïîäîáíîãî ðåæèìà äâóõîáìîòî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà.

Ïðîöåññ íàâåäåíèÿ ÝÄÑ â âèòêàõ àâòîòðàíñôîðìàòîðà òàêîé æå, êàê â

äâóõîáìîòî÷íîì òðàíñôîðìàòîðå, ò.å.

====

(1.67)

ãäå

àõ

ÀÕ

àõ

ÀÕ

===  êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè;

ÀÕ

àõ

=  ÷èñëî âèòêîâ â îáìîòêå, íàõîäÿùèõñÿ ñîîòâåò-

ñòâåííî ìåæäó òî÷êàìè À è X, à è õ.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ðèñ. 1.14

Åñëè ïðåíåáðå÷ü ïàäåíèåì íàïðÿæåíèé â îáìîòêàõ àâòîòðàíñôîð-

ìàòîðà, êîòîðîå îáû÷íî ìàëî, êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè ìîæíî

çàïèñàòü â âèäå

k ≈=

Ïðè âêëþ÷åíèè íàãðóçêè

÷åðåç íåå íà÷íåò ïðîõîäèòü òîê

ïðè÷åì ïî îäíîé ÷àñòè îáìîòêè àâòîòðàíñôîðìàòîðà Àà ïðîõîäèò òîê

ñîçäàâàÿ ÌÄC

()

211

wwI−

, à ïî äðóãîé ÷àñòè  òîê

àõ

, ñîçäàþùèé

ÌÄÑ

àõ

. Ñëåäîâàòåëüíî, ðåçóëüòèðóþùàÿ ÌÄÑ

, ñîçäàþùàÿ

îñíîâíîé (ðàáî÷èé) ìàãíèòíûé ïîòîê â ìàãíèòîïðîâîäå àâòî-

òðàíñôîðìàòîðà, ðàâíà

()

221110

wIwwIwI

&&&

+−=

(1.68)

Åñëè ïðåíåáðå÷ü òîêîì õîëîñòîãî õîäà , êîòîðûé î÷åíü ìàë,

óðàâíåíèå (1.68) ìîæíî ïðèâåñòè ê âèäó

()

2211

wIwwI

−=−

Òàêèì îáðàçîì, ÌÄÑ

àõ

íàïðàâëåíà íàâñòðå÷ó ÌÄÑ

()

211

wwI−

a òîê

àõ

 íàâñòðå÷ó òîêó

àõ

, ò.å.

()

121

IIww

−=−

(1.69)

Äëÿ óçëà à (ðèñ. 1.14), ñîãëàñíî ïåðâîìó çàêîíó Êèðõãîôà, èìååì

III

&&&

−=

(1.70)

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ïîäñòàâëÿÿ ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå

àõ

â (1.69), ïîëó÷èì

2211

wIwI

−=

(1.71)

Ïåðåïèñàâ âûðàæåíèå (1.71) äëÿ ìîäóëåé ìàãíèòîäâèæóùèõ ñèë,

çàïèøåì âûðàæåíèå êîýôôèöèåíòà òðàíñôîðìàöèè àâòîòðàíñôîðìà-

òîðà ÷åðåç îòíîøåíèå òîêîâ:

1221

IIwwk ==

(1.72)

Ïîäñòàâèì ìîäóëü çíà÷åíèÿ

kII /

èëè

kII

â (1.70):

àõ

( )()

,111

−=−= kIkI

(1.73)

îòêóäà ñëåäóåò, ÷òî ÷åì áëèæå êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè ê åäèíèöå,

òåì ìåíüøå òîê

àõ

â âèòêàõ

àõ

. Ïîýòîìó îáìîòêó ìåæäó çàæèìàìè

àõ ìîæíî âûïîëíÿòü èç ïðîâîäà ìåíüøåãî ñå÷åíèÿ, ÷åì îñòàëüíàÿ ÷àñòü

îáìîòêè.

Ïîäâîäèìàÿ ê àâòîòðàíñôîðìàòîðó ìîùíîñòü ïåðåäàåòñÿ âî

âòîðè÷íóþ öåïü äâóìÿ ñïîñîáàìè  ýëåêòðîìàãíèòíûì ïóòåì è çà ñ÷åò

ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè ìåæäó ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé öåïÿìè. Ìîùíîñòü,

ïåðåäàâàåìàÿ èç ïåðâè÷íîé öåïè âî âòîðè÷íóþ ýëåêòðîìàãíèòíûì

ïóòåì,

() ()

.11

111211

kIEIEEIES

AaAa

−=−== (1.74)

Ýòà ìîùíîñòü ïåðåäàåòñÿ âî âòîðóþ ÷àñòü îáìîòêè àõ ñ òîêîì

àõ

èãðàþùóþ ðîëü âòîðè÷íîé îáìîòêè. Â ñàìîì äåëå,

() ()

kIEkIEIES

axax

111

11122

−=−== . (1.75)

Èç óðàâíåíèé (1.74) è (1.75) ñëåäóåò, ÷òî

àõÀà

, êàê è ñëåäîâàëî

îæèäàòü ñîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè. Êðîìå òîãî, ÷åì áîëüøå

êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè, òåì áîëüøàÿ ÷àñòü ìîùíîñòè èç

ïåðâè÷íîé îáìîòêè ïåðåäàåòñÿ âî âòîðè÷íóþ ýëåêòðîìàãíèòíûì ïóòåì

(â äâóõîáìîòî÷íûõ òðàíñôîðìàòîðàõ ìîùíîñòü èç ïåðâè÷íîé îáìîòêè

âî âòîðè÷íóþ ïåðåäàåòñÿ ïîëíîñòüþ ýëåêòðîìàãíèòíûì ïóòåì). Ìîù-

íîñòü, ïåðåäàâàåìàÿ ýëåêòðîìàãíèòíûì ïóòåì,

2211

IEIES

ÝÌ

≈= .

Ñðàâíèâàÿ ýòó ìîùíîñòü ñ

, ïîëó÷àåì, ÷òî ñå÷åíèå ôåððîìàãíèò-

íîãî ñåðäå÷íèêà àâòîòðàíñôîðìàòîðà ìîæåò áûòü ìåíüøå â

( )

−

ðàç ñå÷åíèÿ ñåðäå÷íèêà äâóõîáìîòî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà òîé æå

ìîùíîñòè.

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

Ìîùíîñòü, ïåðåäàâàåìàÿ èç ïåðâè÷íîé öåïè âî âòîðè÷íóþ çà ñ÷åò

ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè,

()

,11

1111111

kIEkIEIESSS

Aaý

=−−=−= (1.76)

îòêóäà ñëåäóåò, ÷òî ìîùíîñòü, ïåðåäàâàåìàÿ èç ïåðâè÷íîé öåïè âî

âòîðè÷íóþ çà ñ÷åò ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè, òåì áîëüøå, ÷åì ìåíüøå êîýô-

ôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè, è ïðè k = 1 ìîùíîñòü ïåðåäàåòñÿ ïîëíîñòüþ

ãàëüâàíè÷åñêèì ïóòåì, ò.å. íåïîñðåäñòâåííî ïî ïðîâîäàì.

Ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â äâóõîáìîòî÷íîì òðàíñôîðìàòîðå

rIrIP

òðýë

. Â àâòîòðàíñôîðìàòîðå òîê

ïðîõîäèò òîëüêî íà

ó÷àñòêå Àà (ñì. ðèñ. 1.14), àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî

,/)(/

AXaxAXAXÀàÀà

wwwrwwrr

−==

(1.77)

ãäå

 àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ïåðâè÷íîé îáìîòêè äâóõîáìîòî÷íîãî

òðàíñôîðìàòîðà. Ñëåäîâàòåëüíî, ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè àâòîòðàíñôîð-

ìàòîðà íà ó÷àñòêå Àà

)./11(

krIrIP

AaýëÀà

−== (1.78)

Íà ó÷àñòêå àõ, èãðàþùåì ðîëü âòîðè÷íîé îáìîòêè àâòîòðàíñôîðìà-

òîðà, ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè

),/11(

/11

)/11(

krI

kIrIP

axaxýëàx

−=

−

−==

(1.79)

ãäå

 àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå âòîðè÷íîé îáìîòêè äâóõîáìîòî÷íîãî

òðàíñôîðìàòîðà. Âûðàæåíèå (1.79) ñïðàâåäëèâî, òàê êàê ñå÷åíèå

ïðîâîäà íà ó÷àñòêå àõ âûáðàíî ìåíüøèì ïî ñðàâíåíèþ ñ ñå÷åíèåì

ïðîâîäà âòîðè÷íîé îáìîòêè äâóõîáìîòî÷íîãî òðàíñôîðìàòîðà â òàêîì

ñîîòíîøåíèè, â êàêîì íàõîäÿòñÿ òîêè, ïðîõîäÿùèå ïî íèì.

Ñîãëàñíî (1.78) è (1.79), ñóììàðíûå ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â àâòî-

òðàíñôîðìàòîðå

),/11)((

1..

krIrIPPP

ýëàõÀàýëàò

ýë

−+=+=

(1.80)

ò.å. ìåíüøå, ÷åì â äâóõîáìîòî÷íîì òðàíñôîðìàòîðå, ïðè÷åì ñ óìåíü-

øåíèåì êîýôôèöèåíòà òðàíñôîðìàöèè àâòîòðàíñôîðìàòîðà ýòè ïîòåðè

óìåíüøàþòñÿ. Ïîýòîìó àâòîòðàíñôîðìàòîðû, ïðèìåíÿåìûå â ýíåðãå-

òèêå, óñòðîéñòâàõ àâòîìàòèêè è ðàäèîýëåêòðîíèêè, èìåþò êîýôôèöèåíò

òðàíñôîðìàöèè

32÷≤k

. Àâòîòðàíñôîðìàòîðû ýêîíîìè÷åñêè

âûãîäíåå îáû÷íûõ òðàíñôîðìàòîðîâ ñ îäíèì è òåì æå êîýôôèöèåíòîì

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

òðàíñôîðìàöèè ïðè óñëîâèè, åñëè

2≤k

. Ñ óâåëè÷åíèåì êîýôôèöèåíòà

òðàíñôîðìàöèè ïðåèìóùåñòâà àâòîòðàíñôîðìàòîðîâ óìåíüøàþòñÿ.

Áîëüøèì íåäîñòàòêîì àâòîòðàíñôîðìàòîðîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â íèõ

ïåðâè÷íàÿ öåïü ñîåäèíåíà ýëåêòðè÷åñêè ñ âòîðè÷íîé öåïüþ,

âñëåäñòâèå ÷åãî èõ íåëüçÿ ïðèìåíÿòü äëÿ ïèòàíèÿ ðàñïðåäåëèòåëüíûõ

ñåòåé íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ îò ñåòè âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ, òàê êàê â ñëó÷àå

ïðîáîÿ èçîëÿöèè àâòîòðàíñôîðìàòîðà ïîÿâëÿåòñÿ îïàñíîñòü äëÿ æèçíè

îáñëóæèâàþùåãî ïåðñîíàëà.

1.6. Èçìåðèòåëüíûå òðàíñôîðìàòîðû

Â öåïÿõ ïåðåìåííîãî òîêà ÷àñòî ïðèìåíÿþò èçìåðèòåëüíûå

òðàíñôîðìàòîðû íàïðÿæåíèÿ è òîêà, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ èçìåðÿþò

áîëüøèå íàïðÿæåíèÿ è òîêè, èñïîëüçóÿ ïðèáîðû, ðàññ÷èòàííûå íà

èçìåðåíèå íåáîëüøèõ çíà÷åíèé ýòèõ âåëè÷èí.

1.6.1. Òðàíñôîðìàòîðû íàïðÿæåíèÿ

Òðàíñôîðìàòîð íàïðÿæåíèÿ âûïîëíÿåòñÿ êàê ïîíèæàþùèé ñèëîâîé

äâóõîáìîòî÷íûé òðàíñôîðìàòîð, íà ôåððîìàãíèòíîì ìàãíèòîïðîâîäå

êîòîðîãî ðàçìåùàþòñÿ ïåðâè÷íàÿ è âòîðè÷íàÿ îáìîòêè.

Ñõåìà âêëþ÷åíèÿ òðàíñôîðìàòîðà íàïðÿæåíèÿ ïîêàçàíà íà

ðèñ.1.15. Ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà ïîäêëþ÷åíà ê èñòî÷íèêó èçìåðÿåìîãî

âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ, ê âòîðè÷íîé îáìîòêå ïîäêëþ÷åí âîëüòìåòð.

Ñîïðîòèâëåíèÿ êàòóøåê ïðèáîðîâ, ïîäêëþ÷àåìûõ ê âòîðè÷íîé

Ðèñ. 1.15

Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò

îáìîòêå òðàíñôîðìàòîðà íàïðÿæåíèÿ, î÷åíü áîëüøèå. Ñëåäîâàòåëüíî,

òðàíñôîðìàòîð ðàáîòàåò â ðåæèìå õîëîñòîãî õîäà, à êîýôôèöèåíò

òðàíñôîðìàöèè

k ≈=

(1.81)

Èç (1.81) ìîæíî ïîëó÷èòü ñ äîñòàòî÷íîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè çíà÷åíèå

ïåðâè÷íîãî íàïðÿæåíèÿ U

÷åðåç èçìåðåííîå âîëüòìåòðîì

âòîðè÷íîå íàïðÿæåíèå U

kUUU

221

′

, (1.82)

ãäå k  ïàñïîðòíîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà òðàíñôîðìàöèè.

Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîãðåøíîñòüþ ïî

íàïðÿæåíèþ, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòíîøåíèå ðàçíîñòè ìåæäó

ïîêàçûâàåìûì âîëüòìåòðîì íàïðÿæåíèåì è èçìåðÿåìûì ê íàïðÿæåíèþ

â ïðîöåíòàõ:

.100

⋅

−

=∆

UkU

(1.83)

Ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ òåì ìåíüøå, ÷åì áëèæå ðåæèì ðàáîòû

òðàíñôîðìàòîðà ê ðåæèìó õîëîñòîãî õîäà. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîãðåøíîñ-

òåé èçìåðåíèÿ îáìîòêó òðàíñôîðìàòîðà âûïîëíÿþò ñ íåáîëüøèìè Z

; ìàãíèòîïðîâîä èçãîòîâëÿþò èç ìàòåðèàëà ñ áîëüøîé ìàãíèòíîé

ïðîíèöàåìîñòüþ çíà÷èòåëüíîãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ.

Ïðèìåð. Åñëè âî âòîðè÷íîé öåïè èçìåðèòåëüíîãî òðàíñôîðìàòîðà

25=k

èçìåðåííàÿ âåëè÷èíà íàïðÿæåíèÿ

ñîñòàâëÿåò 101 Â, òî

ðåçóëüòàò êîñâåííîãî èçìåðåíèÿ ïåðâè÷íîãî íàïðÿæåíèÿ ñîñòàâèò

2,525 êÂ. Åñëè èçâåñòíî äåéñòâèòåëüíîå çíà÷åíèå

(íàïðèìåð, ïðè

âûïîëíåíèè èçìåðåíèÿ íà ýòàëîíå), òî ìîæíî îöåíèòü ïîãðåøíîñòü ïî

íàïðÿæåíèþ (1.83):

%.1100

2500

25002525

100

=⋅

−

=⋅

−

=∆

UkU

1.6.2. Òðàíñôîðìàòîðû òîêà

Òðàíñôîðìàòîð òîêà, êàê è ñèëîâîé äâóõîáìîòî÷íûé òðàíñôîðìà-

òîð, èìååò ôåððîìàãíèòíûé ñåðäå÷íèê, íà êîòîðîì èìåþòñÿ ïåðâè÷íàÿ