Автотрансформатор определение – устройство, принцип действия, схема, типы

Содержание

Автотрансформаторы | Устройство и принцип действия

Автотрансформатор — это устройство для изменения напряжения переменного тока при сохранении его частоты, основанное на эффекте электромагнитной индукции, которое имеет одну общую обмотку на магнитопроводе и не менее трёх выводов от неё.

Если простыми словами, то автотрансформаторы – это разновидность обычных трансформаторов напряжения, в которых есть всего одна обмотка, часть витков которой выполняют функцию первичной обмотки, а часть вторичной.

Для лучшего понимания, давайте рассмотрим устройство наиболее распространенного типа автотрансформаторов.

 

Устройство автотрансформатора

 

Чаще всего стандартный автотрансформатор представляет собой тороидальный магнитопровод – сердечник, сделанный из электротехнической стали в виде кольца, на который намотана медная проволока – называемая обмоткой.

Кроме того, чтобы эта конструкция служила именно автотрансформатором, у неё есть дополнительная «отпайка» — отвод от этой обмотки, всего контактов получается, как минимум три.

Устройство автотрансформатора достаточно наглядно показано на изображении ниже:

В данном примере, вы можете видеть автотрансформатор, к крайним контактам которого подключается источник напряжения переменного тока, к A – фаза, к X – ноль. Все витки проволоки между этими точками считаются первичной обмоткой.

Нагрузка, какой-нибудь электроприбор, которому для работы требуется меньшее напряжение, чем поступает из сети, подключается к выводам a2 и X – витки между этими контактами – это уже вторичная обмотка.

Как видите, у автотрансформатора есть всего одна обмотка, но при этом напряжение, если замерять в различных точках подключения, будет разным, почему оно меняется и как определить насколько (коэффициент трансформации) мы рассмотрим ниже.

 

Обозначение автотрансформатора на схемах

 

Кстати, вы довольно легко на любой схеме определите автотрансформатор и отличите его от обычного трансформатора, чаще всего он обозначается вот так:

Как видите, схематически у автотрансформатора показаны все его основные элементы: прямая линия — это стальной сердечник, с одной стороны которого расположена единственная обмотка – в виде волнистой линии, от которой идёт несколько отводов.

Перепутать с обычным трансформатором не получится, ведь у него на схеме будет как минимум две обмотки по сторонам от сердечника.

Более подробно о принципиальных различиях автотрансформатора и обычного трансформатора напряжения, я расскажу во второй части этой статьи.

 

Принцип работы автотрансформатора

 

А сейчас, для лучшего понимания основного принципа работы автотрансформаторов, рассмотрим процессы, которые в них происходят.

В качестве примера, мы возьмем автотрансформатор, который может как повышать напряжение на выходе, так и уменьшать его, относительно начального. Общее количество витков медного провода у него, для удобства расчетов, равно 20, выглядит он следующим образом:

Как видите, у такой модели, есть уже четыре точки подключения к общей обмотке: A1, a2, a3 и X.

К контактам A1 и N – подключается источник переменного электрического тока, например, питание стандартной городской электросети, с напряжением(U1), в нашем случае это стандартные 220В. Всего между этими точками 18 витков медной проволоки, этот участок спирали обозначен как W1, он считается первичной обмоткой автотрансформатора.

 

Что происходит при подаче напряжения на автотрансформатор

 

При протекании переменного тока по обмотке, в сердечнике (магнитопроводе) автотрансформатора, образуется переменный магнитный поток, который циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику, пронизывая ВСЕ витки обмотки.

Проще говоря, при подключении тока к первичной обмотке – в нашем примере к 18 виткам, магнитный поток протекая по сердечнику пронизывает всю обмотку, все 20 витков. Напряжение же на первичной обмотке (в точках подключения A1 и X) остаётся 220В или, если распределить на каждый виток 220/18 = 12.222… Вольта на каждый.

Теперь, чтобы узнать какое напряжение образуется на всех 20 витках, к точкам a2 и X, подключим нагрузку, какой-нибудь электроприбор – это будет вторичная обмотка автотрансформатора. На схеме условно обозначим нагрузку, некий электроприбор подключеный к этой обмотке, напряжение U2, а число витков между контактами W2 = 20.

 

Зависимость между обмотками у автотрансформатора, выражается следующей формулой:

U1/w1 = U2/w2, где U1 напряжение на первой обмотке, U2 напряжение на второй обмотке, w1 число витков первой обмотки, w2 число витков второй обмотки.

Из этой формулы следует что напряжение на вторичной обмотке изменяется относительно напряжения первичной обмотки, пропорционально разнице витков. В нашем примере на один виток первичной обмотки приходится 12.22.. Вольт, у вторичной же обмотки витков больше на 2, соответственно общее напряжение обмотки выше на 24.44..Вольта.

Это доказывает нехитрый расcчет:

U1/w1 = U2/w2,

220 Вольт/18 Витков=U2/20 Витков,

U2 = 220*20/18 = 244.44В

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение увеличивается называется повышающий.

Зная зависимость между обмотками, мы можем вычислить коэффициент трансформации, величину, которая позволяет легко определять, изменение входящих параметров (напряжения, сопротивления, силы тока) на вторичной обмотке.

 

Коэффициент трансформации вычисляется по следующей формуле: U1/U2=w1/w2

 

В нашем случае получается 220/244,44=18/20=0,9

 

Теперь давайте посмотрим, как изменится напряжения на оставшихся контактах.

Подключаем нагрузку к контактам a3 и X нашего автотрансформатора, число витков w3 у этой обмотки равно 16, напряжение обозначим как U3.

Следуя той же формуле, рассчитываем напряжение:

U1/w1 = U3/w3 = 220/18=U3/16, от сюда следует, что U3 =220*16/18 = 195,55.. Вольт, а коэффициент трансформации U1/U3=w1/w3=220/195,55=18/16=1,125 , эта обмотка понижающая.

Автотрансформатор, у которого на вторичной обмотке напряжение уменьшается называется понижающий.

Теперь, зная коэффициенты трансформации на всех выводах автотрансформатора мы легко сможем определять, например, какое будет напряжение на вторичной обмотке, если изменится напряжение источника электрического тока:

Так, например, при напряжении источника переменного тока на первичной обмотке 200В, у этого трансформатора:

— на контактах a2 и X, при коэффициенте трансформации k1=0,9 напряжением будет U2=200В/0,9= 222,22 В

— на контактах a3 и X, при коэффициенте трансформации k2=1,125 напряжение равняется U3=200/1,125=177,77 В

 

ПРАВИЛО: Если коэффициент трансформации k>1 – то трансформатор понижающий, если же k<1, то повышающий.

 

Чаще всего стандартный автотрансформатор имеет большее количество выводов, чем в нашем примере, большее количество ступеней для регулировки входящего напряжения или тока.

Логическим развитием автотрансформаторов, стало появление так называемых РЕГУЛИРУЕМЫХ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ, у которых нет множество дополнительных отпаек с разным коэфициентом трансформации, а количество витков вторичной обмотки, изменяется путем перемещения подвижного контакта по ней — подробнее об этом читайте ТУТ.

 

Изменение силы тока в автотрансформаторе

По силе тока есть простое правило — ток в обмотке более высокого напряжения меньше, чем ток в обмотке с более низким напряжением.

Другими словами, если используется понижающий отвод от первичной обмотки автотрансформатора – то ток на вторичной обмотке будет больше, а напряжение ниже и наоборот, если используется повышающий отвод – то ток на вторичной обмотке будет ниже, а напряжение выше.

Мощности же на обеих обмотках примерно одинаковы, поэтому, согласно закону ОМА:

I1U1 = I2U2, где I1 – ток в первичной обмотке, I2 – ток во вторичной обмотке, U1- напряжение в первичной обмотке, U2 – Напряжение во вторичной обмотке.

Соответственно ток, например, в первичной обмотке рассчитывается так: I1 = U2*I2/U1

Зная, как изменяется ток, можно заранее правильно подобрать кабели питания и защитную автоматику.

Теперь, когда вы знакомы с принципом работы автотрансформатора и знаете его конструкцию, давайте рассмотрим какие они бывают, их назначение и места применения, какие у них плюсы и минусы и чем принципиально отличаются от обычных трансформаторов. Всё это и многое другое читайте во второй части этой статьи. Подписывайтесь на нашу группу вконтакте, следите за выходом новых материалов!

rozetkaonline.ru

Автотрансформатор — это… Что такое Автотрансформатор?

Схема автотрансформатора

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Ссылки

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 3 февраля 2012.

dic.academic.ru

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора

Для работы электрооборудования различного назначения требуется разное напряжение. Так, например, бытовое оборудование рассчитано на 220 или 110 В. Промышленное — обычно на 380 В. А так как при передаче электрического тока на большие расстояния требуется высокое напряжение (для снижения общих потерь электроэнергии при транспортировке), то для питания местных сетей его последовательно по ступеням снижают. Все эти преобразования напряжений осуществляют с помощью трансформаторов или же их разновидности — автотрансформаторов.

Трансформаторы, в зависимости от потребностей, бывают повышающие (повышают напряжение) и понижающие (понижают напряжение). И в том, и другом случае сущность работы данного прибора одна — добиться требуемого напряжения электрического тока.

Определение

Трансформатор — статический электромагнитный агрегат, преобразующий переменный ток одного напряжения в ток другого напряжения (понижает или повышает), а также для преобразования частоты и числа фаз.

Трансформатор обычно состоит из нескольких обмоток (двух и более), намотанных на общий стальной сердечник. Одна обмотка подключается к источнику переменного тока, а другая (другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока. Действие прибора основано на использовании электромагнитной индукции (закон Фарадея). Иными словами, изменение проходящего через обмотку магнитного потока создает  в этой обмотке электродвижущую силу. В трансформаторах, работающих на сверхвысоких частотах, иногда может отсутствовать магнитопровод, такие устройства называются воздушными. В случаях, когда требуется менять напряжение в небольших пределах, используют автотрансформатор. 

Конструкция трансформатора

Автотрансформатор — это такой тип трансформатора, где первичная и вторичная обмотки объединены в одну (вторая является неотъемлемой частью первой). За счет этого они имеют между собой не только электромагнитную, но и электрическую связь. Кроме того, обмотка автотрансформатора оборудована, как минимум, тремя выводами, благодаря чему имеется возможность подключения к разным выводам, и получения на выходе различных напряжений.

к содержанию ↑

Отличие

Итак, главным отличием трансформатора от автотрансформатора является количество обмоток. У трансформаторов их две и более, у автотрансформаторов одна.

Автотрансформаторы нашли широкое применение в сетях с напряжением 150 кВ и выше, за счет меньшей, чем у трансформаторов, стоимости, меньшим потерям в обмотках активной мощности (в сравнении с трансформаторами такой же мощности). Кроме того, автотрансформаторы по своим габаритам гораздо меньше трансформаторов.

Главным преимуществом автотрансформаторов перед другими видами трансформаторов, является их  более высокий КПД, так как преобразованию в них подвергается только часть мощности. Кроме того, из-за меньшего расхода стали для сердечника, меди на обмотки, меньшим габаритам и весу стоимость данного вида трансформаторов существенно ниже, чем у других вариантов.

Недостатком автотрансформаторов (в сравнении с трансформаторами) является отсутствие между первичной и вторичной обмотками электрической изоляции. Это не важно для промышленных сетей, где в любом случае нулевой провод обязательно заземляется, но неприемлемо для применения в быту, т.к. при авариях в автотрансформаторах высшее напряжение с первичной обмотки вполне может оказаться приложенным к низшему (пробой изоляции токопроводящих частей). В результате, все части установки будут соединены с высоковольтной частью, что недопустимо по правилам безопасности при обслуживании подобного оборудования. Для бытовых нужд обычно используется более надежный и безопасный трансформатор.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

  1. Количество обмоток у трансформатора две и более, у автотрансформатора — одна.
  2. Автотрансформатор менее надежен и более опасен в эксплуатации, чем трансформатор.
  3. Стоимость автотрансформатора значительно ниже, чем у трансформатора.
  4. У автотрансформатора более высокий, чем у трансформатора, КПД.
  5. Трансформатор, в отличие от  автотрансформатора, имеет значительно большие размеры.

thedifference.ru

Определение токов автотрансформатора

Величина токов
первичной и вторичной цепей для разных
коэффициентов трансформации
автотрансформатора могут быть определены
по формулам:

а) однофазный
автотрансформатор (см. Рис. 2 .14)

для

первичный ток,
активная и реактивная составляющие
первичного тока:

вторичный ток,
активная и реактивная составляющие
вторичного тока:

для

………………………………………………………….

для

б) трехфазный
автотрансформатор

для

для

………………………………………………………….

для

где P2,P3, …,Pn;

Uа,Uс, …,Unиcosφ2,cosφ3,
…cosφn– мощности, напряжения и коэффициенты
мощности вторичных цепей по заданию;

Iµ – намагничивающий
ток автотрансформатора, который
предварительно может быть принят:

от величины активной
составляющей первичного тока;

Iµ1иIµ2
намагничивающие токи в средней и крайних
фазах трехфазного автотрансформатора;

η – предварительное
значение КПД автотрансформатора,
величина которого приближенно вычисляется
по формуле

;

η2t
КПД трансформатора мощностью,
равной расчетной мощности автотрансформатораP2t,
может быть ориентировочно взят по кривой
на
Рис. 1 .7;

cosφ1– коэффициент мощности первичной цепи,
определяемый, как и в маломощных
трансформаторах, по пункту 1.2.1.

Полученные значения
токов для всех коэффициентов трансформации
удобно свести в Табл. 5.

Табл. 5

Расчетные значения
токов автотрансформатора

k

P

cosφ

sinφ

I2

I

I

I1

I

I

cosφ1

η

Примечание

По заданию

Вычисляются

U1/Ua

U1/Uc

….

..

..

..

..

….

..

………

U1/Un

В том случае, когда
U2отличается
отU1не более
чем на 25%, нагрузка вторичной цепи
активная, а величина мощностиP2tне менее 50–75 ВА, можно при определении
первичных токов автотрансформатора с
достаточной точностью практически
положитьcosφ1 и η
равными единице.

      1. Определение токов отдельных частей обмотки автотрансформатора

Величина токов
отдельных частей обмотки автотрансформатора
может быть определена методом наложения
вторичной цепи на первичную. В случае
автотрансформатора с секционированной
обмоткой определение токов отдельных
частей обмотки следует производить при
всех коэффициентах трансформации.

В соответствии
с Рис. 2 .14 величинатоков в отдельных
частях обмотки автотрансформатора
может быть определена по формулам:

а) при

;

б) при
:

;

………………………………………………………………………

в) при
:

;

где, I1,I1a,I1p,I2,I2a,I2p– полные, активные и реактивные
составляющие токов первичных и вторичных
цепей из Табл. 5 пункта 2.2.2 .

Вычисленные
значения токов отдельных частей обмотки
автотрансформатора удобно свести в Табл. 6.

Табл. 6

Расчетные значения
токов отдельных частей обмотки
автотрансформатора

k

………..

Примечание

Iab

Ibс

Icd

……

…….

……..

………

……

…….

Idn

studfiles.net

Автотрансформатор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 января 2018;
проверки требуют 5 правок.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 января 2018;
проверки требуют 5 правок.

Схема автотрансформатора с регулированием напряжения.

Автотрансформатор АТДЦТН-125000/330/110

А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения[1].

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Распространены аббревиатуры:

ЛАТР — Лабораторный АвтоТрансформатор Регулируемый.
РНО — Регулятор Напряжения Однофазный.
РНТ — Регулятор Напряжения Трёхфазный.

Принцип работы автотрансформатора[ | ]

Схема автотрансформатора.

Предположим, что источник электрической энергии (сеть переменного тока) подключен к виткам ω1{\displaystyle \omega _{1}} обмотки автотрансформатора, а потребитель — к некоторой части этой обмотки ω2{\displaystyle \omega _{2}}.

При прохождении

encyclopaedia.bid

Автотрансформатор — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии


А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Распространены аббревиатуры:

ЛАТР — Лабораторный АвтоТрансформатор Регулируемый.
РНО — Регулятор Напряжения Однофазный.
РНТ — Регулятор Напряжения Трёхфазный.

Принцип работы автотрансформатора

Предположим, что источник электрической энергии (сеть переменного тока) подключен к виткам <math>\omega_1</math> обмотки автотрансформатора, а потребитель — к некоторой части этой обмотки <math>\omega_2</math>.

При прохождении переменного тока по обмотке автотрансформатора возникает переменный магнитный поток, индуцирующий в этой обмотке электродвижущую силу, величина которой прямо пропорциональна числу витков обмотки.

Следовательно, если во всей обмотке автотрансформатора, имеющей число витков <math>\omega_1</math>, индуцируется электродвижущая сила <math>E_1</math>, то в части этой обмотки, имеющей число витков <math>\omega_2</math>, индуцируется электродвижущая сила <math>E_2</math>. Соотношение величин этих ЭДС выглядит так: <math>{{E_1} \over {E_2}} = {{\omega_1} \over {\omega_2}} = k</math>, где <math>k</math> — коэффициент трансформации.

Так как падение напряжения в активном сопротивлении обмотки автотрансформатора относительно мало, то им практически можно пренебречь и считать справедливыми равенства <math>U_1 = E_1</math> и <math>U_2 = E_2</math>,

где <math>U_1</math> — напряжение источника электрической энергии, поданное на всю обмотку автотрансформатора, имеющую число витков <math>\omega_1</math>;

<math>U_2</math> — напряжение, подаваемое к потребителю электрической энергии, снимаемое с той части обмотки автотрансформатора, которая обладает количеством витков <math>\omega_2</math>.

Следовательно, <math>{{U_1} \over {U_2}} = {{\omega_1} \over {\omega_2}} = k</math>.

Напряжение <math>U_1</math>, приложенное со стороны источника электрической энергии ко всем виткам <math>\omega_1</math> обмотки автотрансформатора, во столько раз больше напряжения <math>U_2</math>, снимаемого с части обмотки, обладающей числом витков <math>\omega_2</math>, во сколько раз число витков <math>\omega_1</math> больше числа витков <math>\omega_2</math>.

Если к автотрансформатору подключен потребитель электрической энергии, то под влиянием напряжения <math>U_2</math> в нём возникает электрический ток, действующее значение которого обозначим как <math>I_2</math>.

Соответственно в первичной цепи автотрансформатора будет ток, действующее значение которого обозначим как <math>I_1</math>.

Однако ток в верхней части обмотки автотрансформатора, имеющей число витков <math>( {\omega_1} — {\omega_2} )</math> будет отличаться от тока в нижней её части, имеющей количество витков <math>\omega_2</math>. Это объясняется тем, что в верхней части обмотки протекает только ток <math>I_1</math>, а в нижней части — некоторый результирующий ток, представляющий собой разность токов <math>I_1</math> и <math>I_2</math>. Дело в том, что согласно правилу Ленца индуцированное электрическое поле в обмотке автотрансформатора <math>\omega_2</math> направлено навстречу электрическому полю, созданному в ней источником электрической энергии. Поэтому токи <math>I_1</math> и <math>I_2</math> в нижней части обмотки автотрансформатора направлены навстречу друг другу, то есть находятся в противофазе.

Сами токи <math>I_1</math> и <math>I_2</math>, как и в обычном трансформаторе, связаны соотношением <math>{{I_1} \over {I_2}} = {{\omega_2} \over {\omega_1}} = {1 \over k}</math>

или <math>I_2 = {{\omega_1} \over {\omega_2}} \times I_1</math>.

Так как в понижающем трансформаторе <math>{\omega_1} > {\omega_2}</math>, то <math>{I_2} > {I_1}</math> и результирующий ток в нижней обмотке автотрансформатора равен <math>{I_2} — {I_1}</math>.

Следовательно, в той части обмотки автотрансформатора, с которой подаётся напряжение на потребитель, ток значительно меньше тока в потребителе, то есть <math>{I_2} — {I_1} \ll {I_2}</math>.

Это позволяет значительно снизить расход энергии в обмотке автотрансформатора на нагрев её проволоки (См. Закон Джоуля — Ленца) и применить провод меньшего сечения, то есть снизить расход цветного металла, уменьшить вес и габариты автотрансформатора.

Если автотрансформатор повышающий, то напряжение со стороны источника электрической энергии подводится к части витков обмотки трансформатора <math>\omega_2</math>, а на потребитель подводится напряжение со всех его витков <math>\omega_1</math>.

Применение автотрансформаторов

Автотрансформатор для питания телевизоров, СССР, 1960-е — 1970-е гг. Напряжение плавно регулировалось перемещением «ползунка» на верхней панели, контроль по показаниям вольтметра.

Автотрансформатор с регулированием напряжения. Защитный кожух снят. Сзади видна снятая верхняя панель со шкалой, деления показывают, какое напряжение будет подаваться потребителю.

Автотрансформаторы применяются в телефонных аппаратах, радиотехнических устройствах, для питания выпрямителей и т. д. Достаточно широкое применение автотрансформаторы получили в СССР: для ручной стабилизации питающего напряжения ламповый телевизор подключался к сети через ЛАТР и перед включением самого телевизора производилась ручная регулировка напряжения до номинального значения. Причиной этому было то, что в электросетях зачастую регулярно наблюдалось пониженное напряжение, которое могло повредить дорогостоящий телевизионный приёмник. В дальнейшем для этой задачи более эффективно применялись автоматические феррорезонансные стабилизаторы.

Электрификация железных дорог по системе 2×25 кВ

В СССР (и на постсоветском пространстве) часть железных дорог электрифицирована на переменном токе 25 киловольт, частотой 50 Герц. С тяговой подстанции в контактный провод подаётся высокое напряжение,[1] обратным проводом служит рельс. Однако, на малонаселённых территориях нет возможности часто располагать тяговые подстанции (к тому же трудно найти квалифицированный персонал для их обслуживания, а также создать для людей должные жилищно-бытовые условия).

Для малонаселённых территорий разработана система электрификации 2×25 кВ (два по двадцать пять киловольт).

На опорах контактной сети (сбоку от железнодорожного полотна и контактного провода) натянут специальный питающий провод, в который подаётся напряжение 50 тыс. вольт от тяговой подстанции. На железнодорожных станциях (или на перегонах) установлены малообслуживаемые понижающие автотрансформаторы, вывод обмотки <math>\omega_1</math> подключён к питающему проводу, а вывод обмотки <math>\omega_2</math> — к контактному проводу. Общим (обратным) проводом является рельс. На контактный провод подаётся половинное напряжение от 50 кВ, то есть 25 кВ.[2]

Данная система позволяет реже строить тяговые подстанции, а также уменьшаются тепловые потери. Электровозы и электропоезда переменного тока в переделке не нуждаются.

Напишите отзыв о статье «Автотрансформатор»

Примечания

  1. Как правило, подаётся несколько выше 25 киловольт, обычно 27—27,5; с учётом потерь.
  2. Как правило, подаётся несколько выше 50 киловольт, обычно 55; с учётом потерь, чтобы на контактном проводе было 27,5 кВ.

Ссылки

  • [ieport.ru/portal/vopros/52241-v-chem-raznica-sistem-elektrifikacii-zheleznyh-dorog-na-peremennom-toke-25-kv-50-gc-i-2×25-kv-50-gc.html В чём разница систем электрификации железных дорог на переменном токе: 25 кВ, 50 Гц и 2×25 кВ, 50 Гц?]

См. также

Отрывок, характеризующий Автотрансформатор

Маленькая княгиня ворчала на горничную за то, что постель была нехороша. Нельзя было ей лечь ни на бок, ни на грудь. Всё было тяжело и неловко. Живот ее мешал ей. Он мешал ей больше, чем когда нибудь, именно нынче, потому что присутствие Анатоля перенесло ее живее в другое время, когда этого не было и ей было всё легко и весело. Она сидела в кофточке и чепце на кресле. Катя, сонная и с спутанной косой, в третий раз перебивала и переворачивала тяжелую перину, что то приговаривая.
– Я тебе говорила, что всё буграми и ямами, – твердила маленькая княгиня, – я бы сама рада была заснуть, стало быть, я не виновата, – и голос ее задрожал, как у собирающегося плакать ребенка.
Старый князь тоже не спал. Тихон сквозь сон слышал, как он сердито шагал и фыркал носом. Старому князю казалось, что он был оскорблен за свою дочь. Оскорбление самое больное, потому что оно относилось не к нему, а к другому, к дочери, которую он любит больше себя. Он сказал себе, что он передумает всё это дело и найдет то, что справедливо и должно сделать, но вместо того он только больше раздражал себя.
«Первый встречный показался – и отец и всё забыто, и бежит кверху, причесывается и хвостом виляет, и сама на себя не похожа! Рада бросить отца! И знала, что я замечу. Фр… фр… фр… И разве я не вижу, что этот дурень смотрит только на Бурьенку (надо ее прогнать)! И как гордости настолько нет, чтобы понять это! Хоть не для себя, коли нет гордости, так для меня, по крайней мере. Надо ей показать, что этот болван об ней и не думает, а только смотрит на Bourienne. Нет у ней гордости, но я покажу ей это»…
Сказав дочери, что она заблуждается, что Анатоль намерен ухаживать за Bourienne, старый князь знал, что он раздражит самолюбие княжны Марьи, и его дело (желание не разлучаться с дочерью) будет выиграно, и потому успокоился на этом. Он кликнул Тихона и стал раздеваться.
«И чорт их принес! – думал он в то время, как Тихон накрывал ночной рубашкой его сухое, старческое тело, обросшее на груди седыми волосами. – Я их не звал. Приехали расстраивать мою жизнь. И немного ее осталось».
– К чорту! – проговорил он в то время, как голова его еще была покрыта рубашкой.
Тихон знал привычку князя иногда вслух выражать свои мысли, а потому с неизменным лицом встретил вопросительно сердитый взгляд лица, появившегося из под рубашки.
– Легли? – спросил князь.
Тихон, как и все хорошие лакеи, знал чутьем направление мыслей барина. Он угадал, что спрашивали о князе Василье с сыном.
– Изволили лечь и огонь потушили, ваше сиятельство.
– Не за чем, не за чем… – быстро проговорил князь и, всунув ноги в туфли и руки в халат, пошел к дивану, на котором он спал.
Несмотря на то, что между Анатолем и m lle Bourienne ничего не было сказано, они совершенно поняли друг друга в отношении первой части романа, до появления pauvre mere, поняли, что им нужно много сказать друг другу тайно, и потому с утра они искали случая увидаться наедине. В то время как княжна прошла в обычный час к отцу, m lle Bourienne сошлась с Анатолем в зимнем саду.
Княжна Марья подходила в этот день с особенным трепетом к двери кабинета. Ей казалось, что не только все знают, что нынче совершится решение ее судьбы, но что и знают то, что она об этом думает. Она читала это выражение в лице Тихона и в лице камердинера князя Василья, который с горячей водой встретился в коридоре и низко поклонился ей.
Старый князь в это утро был чрезвычайно ласков и старателен в своем обращении с дочерью. Это выражение старательности хорошо знала княжна Марья. Это было то выражение, которое бывало на его лице в те минуты, когда сухие руки его сжимались в кулак от досады за то, что княжна Марья не понимала арифметической задачи, и он, вставая, отходил от нее и тихим голосом повторял несколько раз одни и те же слова.
Он тотчас же приступил к делу и начал разговор, говоря «вы».
– Мне сделали пропозицию насчет вас, – сказал он, неестественно улыбаясь. – Вы, я думаю, догадались, – продолжал он, – что князь Василий приехал сюда и привез с собой своего воспитанника (почему то князь Николай Андреич называл Анатоля воспитанником) не для моих прекрасных глаз. Мне вчера сделали пропозицию насчет вас. А так как вы знаете мои правила, я отнесся к вам.
– Как мне вас понимать, mon pere? – проговорила княжна, бледнея и краснея.
– Как понимать! – сердито крикнул отец. – Князь Василий находит тебя по своему вкусу для невестки и делает тебе пропозицию за своего воспитанника. Вот как понимать. Как понимать?!… А я у тебя спрашиваю.
– Я не знаю, как вы, mon pere, – шопотом проговорила княжна.
– Я? я? что ж я то? меня то оставьте в стороне. Не я пойду замуж. Что вы? вот это желательно знать.
Княжна видела, что отец недоброжелательно смотрел на это дело, но ей в ту же минуту пришла мысль, что теперь или никогда решится судьба ее жизни. Она опустила глаза, чтобы не видеть взгляда, под влиянием которого она чувствовала, что не могла думать, а могла по привычке только повиноваться, и сказала:
– Я желаю только одного – исполнить вашу волю, – сказала она, – но ежели бы мое желание нужно было выразить…
Она не успела договорить. Князь перебил ее.
– И прекрасно, – закричал он. – Он тебя возьмет с приданным, да кстати захватит m lle Bourienne. Та будет женой, а ты…
Князь остановился. Он заметил впечатление, произведенное этими словами на дочь. Она опустила голову и собиралась плакать.
– Ну, ну, шучу, шучу, – сказал он. – Помни одно, княжна: я держусь тех правил, что девица имеет полное право выбирать. И даю тебе свободу. Помни одно: от твоего решения зависит счастье жизни твоей. Обо мне нечего говорить.
– Да я не знаю… mon pere.
– Нечего говорить! Ему велят, он не только на тебе, на ком хочешь женится; а ты свободна выбирать… Поди к себе, обдумай и через час приди ко мне и при нем скажи: да или нет. Я знаю, ты станешь молиться. Ну, пожалуй, молись. Только лучше подумай. Ступай. Да или нет, да или нет, да или нет! – кричал он еще в то время, как княжна, как в тумане, шатаясь, уже вышла из кабинета.
Судьба ее решилась и решилась счастливо. Но что отец сказал о m lle Bourienne, – этот намек был ужасен. Неправда, положим, но всё таки это было ужасно, она не могла не думать об этом. Она шла прямо перед собой через зимний сад, ничего не видя и не слыша, как вдруг знакомый шопот m lle Bourienne разбудил ее. Она подняла глаза и в двух шагах от себя увидала Анатоля, который обнимал француженку и что то шептал ей. Анатоль с страшным выражением на красивом лице оглянулся на княжну Марью и не выпустил в первую секунду талию m lle Bourienne, которая не видала ее.
«Кто тут? Зачем? Подождите!» как будто говорило лицо Анатоля. Княжна Марья молча глядела на них. Она не могла понять этого. Наконец, m lle Bourienne вскрикнула и убежала, а Анатоль с веселой улыбкой поклонился княжне Марье, как будто приглашая ее посмеяться над этим странным случаем, и, пожав плечами, прошел в дверь, ведшую на его половину.
Через час Тихон пришел звать княжну Марью. Он звал ее к князю и прибавил, что и князь Василий Сергеич там. Княжна, в то время как пришел Тихон, сидела на диване в своей комнате и держала в своих объятиях плачущую m lla Bourienne. Княжна Марья тихо гладила ее по голове. Прекрасные глаза княжны, со всем своим прежним спокойствием и лучистостью, смотрели с нежной любовью и сожалением на хорошенькое личико m lle Bourienne.
– Non, princesse, je suis perdue pour toujours dans votre coeur, [Нет, княжна, я навсегда утратила ваше расположение,] – говорила m lle Bourienne.
– Pourquoi? Je vous aime plus, que jamais, – говорила княжна Марья, – et je tacherai de faire tout ce qui est en mon pouvoir pour votre bonheur. [Почему же? Я вас люблю больше, чем когда либо, и постараюсь сделать для вашего счастия всё, что в моей власти.]
– Mais vous me meprisez, vous si pure, vous ne comprendrez jamais cet egarement de la passion. Ah, ce n’est que ma pauvre mere… [Но вы так чисты, вы презираете меня; вы никогда не поймете этого увлечения страсти. Ах, моя бедная мать…]
– Je comprends tout, [Я всё понимаю,] – отвечала княжна Марья, грустно улыбаясь. – Успокойтесь, мой друг. Я пойду к отцу, – сказала она и вышла.
Князь Василий, загнув высоко ногу, с табакеркой в руках и как бы расчувствованный донельзя, как бы сам сожалея и смеясь над своей чувствительностью, сидел с улыбкой умиления на лице, когда вошла княжна Марья. Он поспешно поднес щепоть табаку к носу.

wiki-org.ru

3. Схемы замещения и параметры автотрансформаторов

Автотрансформаторы,
как правило, устанавливаются на мощных
узловых подстанциях районных сетей и
предназначены для связи сетей двух
номинальных напряжений. От шин среднего
напряжения таких подстанций, обычно,
получают электроэнергию целые
районы с большим числом потребителей.
Изображение автотрансформатора в
принципиальной электрической схеме
сети при наличии устройства РПН
(регулирование напряжения под нагрузкой)
представлено на рис. 6.

Автотрансформатор
(АТ) имеет последовательную обмотку
(П), общую (О) и обмотку низшего напряжения
(Н).

Обмотки
последовательная и общая электрически
соединены друг с другом и пронизываются
общим магнитным потоком, тогда как
обмотка низшего напряжения связана
с ними только магнитной связью, что
отражено на рис. 6.

а)

б)

Рис.
6. Автотрансформатор.

а)
изображение автотрансформатора в
электрических схемах;

б)
схема
соединения обмоток автотрансформатора

Автотрансформаторы
характеризуются двумя значениями
мощности: номинальная

это предельная мощность, которая может
быть передана со стороны высшего
напряжения (),типовая
– мощность последовательной обмотки
().
Расчётная мощность общей обмотки также
равна типовой мощности, а обмотка низшего
напряжения рассчитывается на мощность
меньшую или равную типовой. Связь между
номинальной и типовой мощностью АТ
определяется выражением

,

где
–
коэффициент выгодности автотрансформатора:

.

Чем
меньше коэффициент выгодности, тем
автотрансформатор более экономичен по
сравнению с трёхобмоточным трансформатором.
В электрических сетях с
=0,25;
0,4; 0,5.

При
расчёте электрических сетей
автотрансформаторы учитываются схемами
замещения (рис. 7). Полная схема замещения
автотрансформатора имеет вид трёхлучевой
звезды, где
– активные сопротивления соответствующих
обмоток высшего, среднего и низшего
напряжений учитывают потери активной
мощности на нагрев обмоток;– соответственно индуктивные сопротивления
обмоток учитывают индуктивную мощность
на потоки рассеяния.

Рис.
7. Полная схема замещения автотрансформатора

Намагничивающая
ветвь подключается со стороны питающей
обмотки, при этом
– активная проводимость обусловлена
потерями активной мощности на нагрев
магнитопровода, а– реактивная проводимость определяет
магнитный поток взаимоиндукции обмоток.

Все
параметры схемы замещения приведены к
номинальному напряжению обмотки высшего
напряжения. Для расчёта действительных
значений напряжений и токов в обмотках
среднего и низшего напряжений в схему
включаются идеальные трансформаторы
(трансформаторы без потерь мощности),
которые учитывают коэффициент
трансформации в режиме холостого хода.

Автотрансформаторы
характеризуются следующими каталожными
данными [1,
2, 3]:

–номинальная
мощность, МВА;
– номинальные линейные напряжения
соответственно обмоток высшего (ВН),
среднего (СН), низшего (НН) напряжения,
кВ, т.к. параметры схемы замещения
отнесены к напряжению обмотки ВН, то в
дальнейших расчётах,
напряжения заданы при холостом ходе
трансформатора;– максимальное число положительных и
отрицательных по отношению к основному
выводу обмотки ВН регулировочных
ответвлений,– относительное значение изменения
напряжения в процентах от,
приходящееся на одно ответвление;

–суммарные
потери короткого замыкания для двух
обмоток, кВт;
– напряжения короткого замыкания, %.– потери холостого хода, кВт;– ток холостого хода, %.

Для
АТ проводят три опыта короткого замыкания,
в каждом участвуют две обмотки. Например,
при коротком замыкании на выводах
обмотки СН, разомкнутой обмотке НН и
подключении к источнику выводов обмотки
ВН замеряются значения
ипри протекании по обмоткам ВН и СН
номинальных токов. Следовательно,
величиныиотнесены кавтотрансформатора. Если в опыте
короткого замыкания участвует обмотка
низшего напряжения, по обмоткам протекают
токи, соответствующие номинальной
мощности обмотки НН, т.е. типовой мощности
автотрансформатора. Следовательнои– отнесены к типовой мощности, поэтому
указанные величины приводят к номинальной
мощности АТ;

Используя
каталожные данные автотрансформатора,
проводят расчёт параметров схемы
замещения.

При
определении активных сопротивлений
возможны два случая:

  1. В
    справочных данных приведены три величины
    потерь короткого замыкания (кз):

.

Здесь
– потери к.з., отнесённые к номинальной
мощности АТ;

–потери
кз, отнесённые к типовой мощности АТ;
–
коэффициент выгодности.

Потери
короткого замыкания в каждой обмотке
автотрансформатора рассчитываются:

Затем
вычисляют активные сопротивления схемы
замещения:

(1)

  1. В
    справочных данных приведено одно
    значение потерь короткого замыкания
    .
    По нему определяют суммарное активное
    сопротивление двух обмоток:

Мощность
обмотки высшего напряжения равна
номинальной мощности автотрансформатора,
а мощность обмотки низшего напряжения
составляет от неё не более 50%. При
наличии магнитной связи активные
сопротивления в схеме замещения
обратно пропорциональны мощностям
соответствующих обмоток:

а
для обмотки НН

Для
расчёта индуктивных сопротивлений
используют напряжения короткого
замыкания. Заданные в каталожных данных
напряжения

и
предварительно должны быть приведены
к номинальной мощности АТ.

и
.

Примечание.
Если в справочниках
[1,
3
]
напряжения
отнесены к номинальной мощности,
пересчёта делать не следует.

Суммарные
реактивные сопротивления пар обмоток
рассчитываются по формулам:

,
(2)

а
индуктивное сопротивление каждой
обмотки находится из следующих выражений:

Примечание.
Если индуктивное сопротивление какой-либо
обмотки отрицательно, в дальнейших
расчётах его не учитывают.

Проводимости
исхемы замещения вычисляются по результатам
опыта холостого хода (х.х). Потребляемая
в этом опыте мощность определяется
параметрами цепи намагничивания:

откуда

(3)

Намагничивающая
мощность и ток хх в % равны. Так как
,
следовательно,

(4)

Для
АТ с
используют
упрощенные схемы замещения. В таких
схемах отсутствуют идеальные
трансформаторы, а ветвь намагничивания
учитывается потребляемой мощностью
(рис. 8).

Рис.
8. Упрощенная схема замещения АТ

В
схеме электрической сети промышленного
района, рассчитываемой в курсовой
работе, автотрансформаторы установлены
на узловых подстанциях 1 и 2 и служат для
связи сетей двух номинальных напряжений.
Так как
,
то в расчётную схему сети они вводятся
упрощенной схемой замещения.

Если
на подстанции установлено два и более
АТ, то для упрощенной схемы замещения
(см. рис. 8) определяют эквивалентные
параметры

,

где
n
количество АТ, установленных на
подстанции.

Если
обмотка НН автотрансформатора не
нагружена (п/ст
1), её в схеме замещения не учитывают.
Схема замещения упрощается и принимает
вид (рис. 9).

Рис.
9. Упрощенная эквивалентная схема
замещения при отсутствии нагрузки на
обмотке НН автотрансформатора

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о