 |
9.12. Автотрансформатор. 9.13. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
|
|
|
|
9. 12. Автотрансформатор
В автотрансформаторе (рис. 9. 20. ) часть витков в обмотке В. Н. используется в качестве обмотки Н. Н., т. е. в автотрансформаторе имеется всего лишь одна обмотка, часть которой (аХ) принадлежит одновременно сторонам В. Н. и Н. Н.
Рис. 9. 20. Автотрансформатор АX обмотка первичного напряжения; аХ обмотка вторичного напряжения; U1первичное напряжение; U2 вторичное напряжение; ZН нагрузка цепи
На участке аХ протекает ток i12 = i 2 – i 1, переходя к действующим значениям, учитывая, что I1 и I2 находятся в противофазе, можно записать
.
Таким образом, величина тока в общей части обмоток равна разности токов I1 и I2. Если коэффициент трансформации близок к единице, то I1 и I2 мало отличаются друг от друга, разность между ними будет также небольшой. Это позволит выполнять часть обмотки аХ проводом меньшего поперечного сечения.
Мощность, передаваемая первичной обмоткой во вторичную цепь автотрансформатора, будет равна:
9. 5
Учитывая, что 
, ее можно записать в виде:
Здесь U2 I1 = SЭ, есть мощность, поступающая во вторичную цепь электрическим путем, U2 I12 = Sм - мощность, поступающая во вторичную цепь посредством магнитного потока. Следовательно, в автотрансформаторе посредством магнитного потока передается только часть мощности, что дает возможность уменьшить поперечное сечение магнитопровода. Магнитные потери при этом также уменьшаются. При меньшем поперечном сечении магнитопровода уменьшается средняя длина витка обмотки, следовательно, вновь уменьшается расход обмоточной меди и снижаются электрические потери.
Таким образом, автотрансформатор имеет преимущества перед трансформаторами, заключающиеся в меньшем весе, меньших размерах, более высоком К. П. Д., меньшей стоимости и др. Однако эти достоинства имеют значение лишь при коэффициенте трансформации k < 2. При большем коэффициенте трансформации имеют место следующие недостатки. Это большие токи короткого замыкания в случае понижающего автотрансформатора (при замыкании точек а и Х напряжение u1 окажется на небольшой части витков автотрансформатора, обладающих малым сопротивлением короткого замыкания); электрическая связь стороны В. Н. со стороной Н. Н.; требующая усиления изоляции между обмотками и корпусом, и возникающая опасность попадания В. Н. на сторону Н. Н. Автотрансформаторы могут быть повышенными и пониженными, однофазными и трехфазными. Автотрансформаторы применяются в высоковольтных линиях электропередач для пуска асинхронных и синхронных двигателей в лабораторной практике и при испытаниях. Регулировка напряжения осуществляется как переключателями, изменяющими вводимое число витков во вторичной цепи, так и посредством скользящего контакта, перемещающегося непосредственно по виткам обмотки.
|
|
|
9. 13. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Эти трансформаторы применяются совместно с измерительными приборами для расширения их пределов измерения. Измерительный трансформатор напряжения (рис. 9. 21, а) представляет собой понижающий трансформатор с таким отношением витков w1/w2, чтобы при U1 = Uсети; U2 = 100 В. Во вторичную цепь включаются вольтметры, частотомеры, обмотки напряжения ваттметров, счетчиков и фазометров. Так как электрическое сопротивление этих приборов велико (порядка 1000 Ом), то трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу. Такой режим связан с большими магнитными потерями, а это, в свою очередь, приводит к увеличению размеров магнитопровода и необходимости специального масляного охлаждения.
|
|
|
Рис. 9. 21. Измерительные трансформаторы напряжения и тока
U1входное напряжение; U2 измеряемое напряжение; V вольтметр; ИТН измерительный трансформатор напряжения; I1 входной ток; I2 измеряемый ток; A амперметр; ИТТ измерительный трансформатор тока.
Измерительные трансформаторы тока (9. 21, б) применяются для включения в сеть амперметров, обмоток тока ваттметров, счетчиков и фазометров.
Первичная обмотка трансформатора тока выполняется из провода большого поперечного сечения и включается в цепь последовательно.
Вторичная обмотка выполняется всегда на ток I2 = 5А. Рабочий режим трансформатора тока близок к короткому замыканию, поэтому размеры магнитопровода у него значительно меньше, чем у трансформатора напряжения.
Для определения напряжения или тока в цепи необходимо показания приборов умножить на коэффициент трансформации измерительных трансформаторов.
В целях безопасности нельзя оставлять вторичную обмотку трансформатора тока разомкнутой, если первичная включена в сеть. В этом режиме напряжение U2 возрастает до нескольких тысяч вольт. Разновидностью измерительного трансформатора тока являются токоизмерительные клещи с разъемным магнитопроводом, где роль первичной обмотки выполняет сам провод, по которому течет измеряемый ток.
|
|
|
