Трансформаторы специального назначения

К трансформаторам специального назначения относят трансформаторы, работающие в особых режимах (насыщенной или ненасыщенной магнитной цепи, короткого замыкания или холостого хода и др.) и предназначенные, например, для расширения пределов изменения приборов (измерительные трансформаторы тока и напряжения), для преобразования формы кривой напряжения (пиктрансформаторы), для систем защиты (быстронасыщающиеся), для электрической изоляции от первичной цепи (измерительные трансформаторы, изолирующие трансформаторы и т. д.).

Измерительные трансформаторы напряжения используются для включения вольтметров, частотомеров, обмотки напряжения ваттметров и счетчиков.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для подключения амперметров, реле, токовых обмоток ваттметров и счетчиков.

На рис. 142 показана схема включения измерительных приборов через измерительные трансформаторы в однофазную сеть.

Для безопасности прикосновения к приборам один зажим вторичных обмоток трансформаторов заземляют. Измеряемое напряжение U₁ по показанию вольтметра будет U₁ = п_UU₂, а измеряемый ток I₁ — по показаниям амперметра: I₁=n₁,I₂, где п_U и п_I, — коэффициенты трансформации трансформаторов напряжения и тока соответственно.

Вторичные обмотки имеют стандартные значения U₂: 100 В для трансформаторов напряжения и 5 и 1 А для трансформаторов тока. Поэтому диапазон измерения может быть расширен путем регулирования коэффициентов трансформации, т. е. соотношения числа витков.

Измерительный трансформатор напряжения работает в режиме, близком к холостому ходу. Очевидно точность измерения напряжения будет тем выше, чем меньше падение напряжения на трансформаторе. Действительно, из схемы замещения (см. рис. 135) следует, что погрешность будет тем меньше, чем меньше R_к и X_к, что достигается снижением числа витков при увеличении сечения стали магнитопровода.

В трансформаторах тока, наоборот, снижение погрешности достигается путем снижения тока I₁₀, для чего используется ленточный магнитопровод кольцевой формы из материала с малыми потерями (малое значение коэрцитивной силы Н_c) и работе в ненасыщенной части кривой намагничивания.

Поскольку нормальным режимом работы трансформатора тока является режим короткого замыкания, то для переключений во вторичной цепи устанавливаются приспособления, замыкающие выходные зажимы вторичной обмотки.

Пиктрансформатор (рис. 143, а) применяется для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное напряжение пикообразной формы. Пиктрансформатор имеет магнитопровод, состоящий из трех стержней: стержень 1 не насыщен; на нем помещена первичная обмотка; стержень 2 с расположенной на нем вторичной обмоткой насыщается за счет уменьшения площади сечения стержня; стержень 3 является магнитным шунтом и отделен от сердечника воздушным зазором. Магнитный поток стержня 1 замыкается частично через стержни 2 и 3 и равен сумме магнитных потоков этих стержней, т. е. .

На рис. 143, б показаны магнитные характеристики трех стержней сердечника (Ф ( wl)). Если приложенное напряжение U₁ синусоидальное, то и магнитный поток стержня 2 синусоидален (кривая Ф₁, на рис. 143, в).

При слабых магнитных полях магнитное сопротивление стержня 2 значительно меньше магнитного сопротивления стержня 3, так что большая часть магнитного потока Ф₁ замкнется через стержень 2.

В режиме насыщения магнитное сопротивление стержня 2 возрастает и

увеличение магнитного потока Ф₂ прекращается. Электродвижущая сила вторичной обмотки . Таким образом, форма кривой эдc вторичной обмотки зависит от скорости изменения во времени потока Ф₂, взятой с обратным знаком (кривая е₂ на рис. 143, в).

САМОЕ ВАЖНОЕ

1. Переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения той же частоты трансформаторами.

2. Существует три режима работы трансформатора: холостого хода, нагрузки и короткого замыкания.

3. Анализируют и рассчитывают режимы трансформатора с помощью эквивалентных схем замещения.

4. Трехфазные трансформаторы эквивалентной схемой замещения изображаются так же, как и однофазные.

5. Автотрансформатор в конструктивном отношении подобен обычному трансформатору, но его обмотки электрически соединены.

6. Для более экономичной и надежной работы системы
распределения энергии трансформаторы включают на параллельную работу. Нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется пропорционально
их номинальным мощностям.

Темы докладов и рефератов

1. Назначение и принцип действия трансформатора.

2. Схема замещения трансформатора и ее назначение.

3. Сравнительные характеристики трансформаторов и автотрансформаторов.

4. Трансформаторы специального назначения (по профилю профессии).

1. Объясните назначение и принцип действия трансформатора. 2. Для чего магнитопровод трансформатора выполняется из электротехнической стали, а не из обычной, и собирается из отдельных тонких, изолированных друг от друга листов?

3. Как располагают обмотки трансформатора на сердечнике магнитопровода?

4. Что называется коэффициентом трансформации трансформатора и как его определить?

5.С какой целью приводится электрическая схема замещения трансформатора?

6.C какой целью проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора? 7.Какие параметры трансформатора называют паспортными?

8. Сравните векторные диаграммы Т- и Г-образной схем замещения
трансформатора и составьте по ним уравнения электрического состояния.

9. Как соединяются обмотки трехфазных трансформаторов?

10. Каковы достоинства и недостатки автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами?

11.С какой целью трансформаторы включают на параллельную работу?

12.Укажите области применения трансформаторов специального назначения.