Устройство автотрансформатора – устройство, принцип действия, схема, типы

Содержание

14. Устройство и принцип работы автотрансформатора.

Автотрансформатор
представляет собой трансформатор, у
которого обмотка низкого напряжения
является частью об­мотки высокого
напряжения (рис. 7.6).

У
однофазного автотрансформатора всего
одна обмотка. В режиме холостого хода
автотрансформатор ничем не отли­чается
от обычного трансформатора. В режиме
нагрузки по общей части витков протекает
ток, который равен разности токов (i1

i2),
так
как вторичный ток ослабляет магнитный
поток в сердечнике (т. е. соответствующий
магнитный поток имеет знак, противоположный
знаку потока, создаваемого током
первичной обмотки).

Чаще
всего автотрансформаторы изготавливают
со сколь­зящим контактом, что позволяет
плавно регулировать вы­ходное
напряжение в широких пределах.
Примером мо­жет служить лабораторный
автотрансформатор (ЛАТР) (рис. 7.7, а).

Обмотка
этого трансформатора выполнена проводом
круг­лого сечения на тороидальном
стальном сердечнике. На одной торцевой
стороне изоляцию снимают вместе с частью
самого провода, но при этом витки остаются
изолированны­ми друг от друга (рис.
7.7, б).
По
оголенной поверхности витков скользит
небольшая щетка, подключая нагрузку к
различному числу витков и изменяя тем
самым выходное напряжение. Так как
перемещающаяся щетка замыкает на­коротко
сразу 12
витка, то при хорошем контакте между
ними эти витки могут сгореть. Чтобы
этого не случилось, щетку делают из
графита, сопротивление которого
доста­точно велико для ослабления
токов в короткозамкнутых витках.

Медный
срез

.Изоляция
( эмаль )

Если
часть обмотки автотрансформатора
сделать первич­ной, а всю обмотку
вторичной, то автотрансформатор будет
повышающим.

15. Трансформаторы тока и напряжения.

В
технике больших токов и высоких напряжений
измере­ния электрических величин
производят только через изме­рительные
трансформаторы —трансформаторы
тока
и
трансформаторы
напряжения,

так
как непосредственные измерения с помощью
шунтов и добавочных резисторов весьма
затруднительны. Так, наибольший ток,
который еще можно измерить путем
непосредственного включения прибора,
со­ставляет 600 А, а напряжение — 2000 В.
К тому же шунты и добавочные сопротивления
получаются громоздкими и доро­гими,
а прикосновение к таким приборам в сетях
высокого напряжения опасно для жизни.

Трансформатор
тока
состоит
из сердечника и двух обмо­ток —
первичной и вторичной (рис. 7.8).

Первичную
обмотку, которая содержит небольшое
коли­чество витков, включают
последовательно с нагрузкой, в цепи
которой необходимо измерить ток, а к
вторичной обмотке, с большим числом
витков, подключают амперметр.
Так как сопротивление амперметра мало,
то можно считать, что транс­форматор
тока работает в режиме короткого
замыкания, при котором суммарный
магнитный поток равен разности пото­ков,
созданных первичной и вторичной
обмотками.

Измеряемый
ток, протекая по первичной обмотке с
низ­ким сопротивлением, создает на
ней весьма небольшое паде­ние
напряжения, которое трансформируется
во вторичную обмотку. Поскольку число
витков вторичной обмотки значи­тельно
больше, чем у первичной, то на ней
получается значи­тельно большее
напряжение при меньшем токе.

Трансформатор
тока применяют не только для определе­ния
силы тока, но и для включения токовых
обмоток ват­тметров и некоторых других
приборов.
Выводы обмоток транс­форматора тока
маркируют следующим образом: первичная
обмотка — Л1
и
Л2
(линия), вторичная — И1 и И2
(измери­тель). На рис. 7.8 также изображено
схематическое обозна­чение трансформатора
тока.

Один
и тот же трансформатор тока можно
использовать для одновременного
включения нескольких измерительных
приборов (рис. 7.9), однако желательно,
чтобы их было не больше двух. Это
объясняется тем, что по мере увеличения
числа приборов их общее сопротивление
возрастает, и режим работы трансформатора
тока все более отходит от режима короткого
замыкания (уменьшается ток вторичной
обмотки).

Трансформатор
тока не только расширяет пределы
изме­рения приборов, но и гальванически
отделяет вторичную цепь от первичной,
изолируя тем самым прибор от высо­ких
напряжений сети.
Поэтому измерительные приборы монтируют
обычным способом на распределительных
щи­тах. При этом для безопасности один
вывод вторичной об­мотки заземляют
для того, чтобы при пробое изоляции
между обмотками провод с высоким
потенциалом оказался замк­нутым на
землю. Трансформаторы тока изготавливают
та­ким образом, чтобы номинальный ток
вторичной обмотки составлял 5 А.

Вторичную
обмотку работающего трансформатора
тока нельзя размыкать и оставлять
разомкнутой. Она всегда дол­жна быть
замкнута на прибор или закорочена. Это
следует делать потому, что при разомкнутой
вторичной обмотке магнитный поток в
сердечнике обусловлен лишь большим
первичным током, а не разностью потоков
первичного и вторичного токов.
Этот
большой
магнитный
поток
создаст
на
вторичной обмотке высокое напряжение,
опасное для жизни. Кроме того, большой
магнитный поток может выз­вать перегрев
сердечника.

Конструктивно
трансформаторы тока выполняют по-раз­ному.
Все они, как правило, имеют несколько
коэффициен­тов трансформации. Наиболее
удобный переносной транс­форматор
тока — измерительные клещи (рис. 7.10).

Это
трансформатор с разъемным сердечником,
смонтиро­ванный в одном корпусе с
амперметром. При нажатии на рукоятку
сердечник размыкается и им обхватывается
про­вод с измеряемым током. После
отпускания рукоятки спе­циальная
пружина плотно замыкает сердечник, и
амперметр показывает силу тока в проводе.
В
данном случае провод с измеряемым током
выступает в роли первичной обмотки.
Измерительные клещи очень удобны, так
как позволяют из­мерять ток в любом
месте линии без разрыва провода, хотя
точность таких измерений невысока.

Трансформатор
напряжения состоит из сердечника и двух
обмоток — первичной и вторичной
(рис. 7.11).

Первичная
обмотка содержит значительно больше
витков, чем вторичная.
На первичную обмотку подается измеряемое
напряжение U1,
а
к
вторичной обмотке подсоединяется
вольт­метр. Поскольку сопротивление
вольтметра велико, то по вто­ричной
обмотке течет небольшой ток, и можно
считать, что трансформатор напряжения
работает в режиме холостого хода, т. е.
изменения вторичного напряжения
пропорциональны изменениям первичного
при постоянном коэффициенте транс­формации.
Фаза
вторичного напряжения противоположна
фазе первичного.
Выводы трансформатора напряжения
обознача­ют следующим образом: выводы
первичной обмотки — А,
X,
выводы вторичной — а,
x.
Все трансформаторы напряжения

изготавливают
таким образом, чтобы номинальное
напряже­ние вторичной обмотки было
равно 100 В.

В
целях безопасности обслуживающего
персонала один зажим вторичной обмотки
и стальной кожух трансформато­ра
напряжения обязательно заземляют для
того, чтобы при пробое изоляции между
обмотками провод с высоким потен­циалом
оказался замкнутым на землю. Конструктивно
транс­форматоры напряжения очень
похожи на маломощные си­ловые
трансформаторы.

studfiles.net

отличия от обычных трансформаторов, сфера применения

Для корректировки и изменения показателей напряжения в пределах маленьких значений используются автотрансформаторы. Устройство и принцип действия этих приборов основана на магнитной и гальванической связи между цепями, так как обмотка напряжения низшего входит в обмотку напряжения высшего. В зависимости от того, какая из них включается, происходит незначительное понижение или повышение напряжения.

Устройство и технические характеристики

Сфера применения автотрансформаторов — питание бытовой техники, промышленные электросети, пуск асинхронных электродвигателей. На крупных производственных объектах они необходимы для повышения напряжения и одновременного уменьшения возможных потерь в линиях электропередач. Благодаря особенностям конструкции, оборудование составило серьезную конкуренцию обычным трансформаторам. В зависимости от назначения, устройствам присваивается буквенное наименование:

  • С — для собственных нужд отдельных электрических станций.
  • П — для электролиний с постоянным током.
  • М — для металлургических предприятий.
  • ПН — для подключения электронасосов погружного типа.
  • Б — для буровых установок и бетоногрейных установок.
  • Э — для экскаваторов с электрооборудованием.
  • ТО — для организации временного освещения или тепловой обработки грунта или бетона.

В преобразователях электромагнитного типа передача энергии между обмотками происходит благодаря возникновению магнитного поля, сосредоточенного внутри магнитопровода. Отличие автотрансформатора от трансформатора заключается в наличии еще и электрической связи. В момент установки уменьшенного тока в той части обмотки, которая является общей между двумя цепями, возникает увеличение или понижение напряжения. По мнению специалистов, такое устройство позволяет сэкономить сталь, сократив ее количество для создания магнитопровода с меньшим сечением.

Большинство других деталей в конструкции практически ничем не отличается от комплектующих трансформатора. Принцип функционирования агрегата заключается в следующем: в момент создания нагрузки по обмотке перемещается электрический поток, а по проводнику — ток первичный. Происходит геометрическое сложение двух потоков, в результате чего на обмотку выдаются совсем малые показатели.

Типы агрегатов

В зависимости от схемы автотрансформатора и других особенностей конструкции выделяют несколько разновидностей оборудования. Наиболее популярными являются 8 из них, остальные встречаются реже. Каждый из них выбирается в соответствии с будущими условиями эксплуатации:

  • АТД — оборудование с устаревшей конструкцией мощностью в районе 25 Вт.
  • ВУ- 25-Б — позволяет уравнивать токи на вторичной обмотке, если используется схема дифференциальной защиты для силового трансформатора.
  • ЛАТР-1 — лабораторный автотрансформатор, который может использоваться при 127 В.
  • ЛАТР-2 — предназначен для бытовых сетей с напряжением 220 В, регулирует показатели напряжения контактом, который скользит по виткам обмотки.
  • ДАТР-1 — разработан для функционирования в условиях невысокой нагрузки.
  • РНО — предназначен для сетей с повышенной нагрузкой.
  • АТНЦ — незаменимое оборудование в сфере телеизмерений.
  • РНТ — оборудование, рассчитанное на максимально сильные нагрузки в сетях особого назначения.

Кроме того, классификация предполагает деление агрегатов на группы с малой мощностью (не более 1 кВ), средней мощностью свыше 1 кВ и силовые приборы. Использование автотрансформаторов позволяет повысить КПД в работе энергетических систем, а также уменьшить стоимость транспортировки энергии.

Однофазные и трехфазные приборы

В разных отраслях сегодня используются трехфазные и однофазные агрегаты. Последние представлены таким типом оборудования, как ЛАТР (лабораторные автотрансформаторы, рассчитанные на низковольтные сети). В линиях с повышенным напряжением используются понижающие автотрансформаторы, например, 220/100 и 220/110, в которых вторичная обмотка является частью первичной. В конструкциях повышающего типа первичная обмотка — это часть вторичного контура.

Схема автотрансформатора однофазного типа предполагает несколько отводов, которые ответвляются от основной катушки. Именно они и определяют понижающую или повышающую способность агрегата. В трехфазных конструкциях может быть два или три контура, а соединение обмоток напоминает по форме звезду. Они предназначены для работы нагревательных элементов в печах.

Аппараты, представленные с тремя обмотками, являются рабочими элементами высоковольтных сетей. Тип контакта предполагает соединения нулевого провода со звездой, что позволяет понизить напряжение, повысить КПД линии и уменьшить расходы на передачу энергии. Одним из недостатков является увеличение количества токов короткого замыкания.

Недостатки эксплуатации

Несмотря на то что автотрансформатор гораздо эффективнее и дешевле в эксплуатации, чем обычный трансформатор, в его использовании тоже могут возникать проблемы. Одним из серьезных недостатков является невозможность гальванической развязки обмоток.

Незначительный рассеивающийся электрический поток между обмотками может спровоцировать короткое замыкание при внезапных неисправностях и неполадках. Чтобы не спровоцировать нарушение функционирования агрегатов, вторичная и первичная обмотка должны иметь идентичные соединения.

В представленной системе затрудняется сохранение электромагнитного баланса, нормализовать который можно увеличением корпуса оборудования. При большой трансформации диапазона не получится существенная экономия энергоресурсов.

Принцип работы автотрансформатора и его конструктивные особенности не позволяют сделать систему с односторонним заземлением. При ремонте и устранении аварийных ситуаций персонал, обслуживающий оборудование, может подвергаться опасности из-за вероятности возникновения высшего напряжение и на низших обмотках. В таком случае установится соединение всех элементов с высоковольтной частью, а изоляция проводников может оказаться пробитой, что не допускается правилами безопасности.


220v.guru

Автотрансформатор — устройство, экономичность принципы работы и регулирования. Автотрансформаторы устройство и принцип действия

14. Устройство и принцип работы автотрансформатора.

Автотрансформатор представляет собой трансформатор, у которого обмотка низкого напряжения является частью об­мотки высокого напряжения (рис. 7.6).

У однофазного автотрансформатора всего одна обмотка. В режиме холостого хода автотрансформатор ничем не отли­чается от обычного трансформатора. В режиме нагрузки по общей части витков протекает ток, который равен разности токов (i1 — i2), так как вторичный ток ослабляет магнитный поток в сердечнике (т. е. соответствующий магнитный поток имеет знак, противоположный знаку потока, создаваемого током первичной обмотки).

Чаще всего автотрансформаторы изготавливают со сколь­зящим контактом, что позволяет плавно регулировать вы­ходное напряжение в широких пределах. Примером мо­жет служить лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) (рис. 7.7, а).

Обмотка этого трансформатора выполнена проводом круг­лого сечения на тороидальном стальном сердечнике. На одной торцевой стороне изоляцию снимают вместе с частью самого провода, но при этом витки остаются изолированны­ми друг от друга (рис. 7.7, б). По оголенной поверхности витков скользит небольшая щетка, подключая нагрузку к различному числу витков и изменяя тем самым выходное напряжение. Так как перемещающаяся щетка замыкает на­коротко сразу 1—2 витка, то при хорошем контакте между ними эти витки могут сгореть. Чтобы этого не случилось, щетку делают из графита, сопротивление которого доста­точно велико для ослабления токов в короткозамкнутых витках.

Медный срез

.Изоляция ( эмаль )

Если часть обмотки автотрансформатора сделать первич­ной, а всю обмотку вторичной, то автотрансформатор будет повышающим.

15. Трансформаторы тока и напряжения.

В технике больших токов и высоких напряжений измере­ния электрических величин производят только через изме­рительные трансформаторы —трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, так как непосредственные измерения с помощью шунтов и добавочных резисторов весьма затруднительны. Так, наибольший ток, который еще можно измерить путем непосредственного включения прибора, со­ставляет 600 А, а напряжение — 2000 В. К тому же шунты и добавочные сопротивления получаются громоздкими и доро­гими, а прикосновение к таким приборам в сетях высокого напряжения опасно для жизни.

Трансформатор тока состоит из сердечника и двух обмо­ток — первичной и вторичной (рис. 7.8).

Первичную обмотку, которая содержит небольшое коли­чество витков, включают последовательно с нагрузкой, в цепи которой необходимо измерить ток, а к вторичной обмотке, с большим числом витков, подключают амперметр. Так как сопротивление амперметра мало, то можно считать, что транс­форматор тока работает в режиме короткого замыкания, при котором суммарный магнитный поток равен разности пото­ков, созданных первичной и вторичной обмотками.

Измеряемый ток, протекая по первичной обмотке с низ­ким сопротивлением, создает на ней весьма небольшое паде­ние напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку. Поскольку число витков вторичной обмотки значи­тельно больше, чем у первичной, то на ней получается значи­тельно большее напряжение при меньшем токе.

Трансформатор тока применяют не только для определе­ния силы тока, но и для включения токовых обмоток ват­тметров и некоторых других приборов. Выводы обмоток транс­форматора тока маркируют следующим образом: первичная обмотка — Л1 и Л2 (линия), вторичная — И1 и И2 (измери­тель). На рис. 7.8 также изображено схематическое обозна­чение трансформатора тока.

Один и тот же трансформатор тока можно использовать для одновременного включения нескольких измерительных приборов (рис. 7.9), однако желательно, чтобы их было не больше двух. Это объясняется тем, что по мере увеличения числа приборов их общее сопротивление возрастает, и режим работы трансформатора тока все более отходит от режима короткого замыкания (уменьшается ток вторичной обмотки).

Трансформатор тока не только расширяет пределы изме­рения приборов, но и гальванически отделяет вторичную цепь от первичной, изолируя тем самым прибор от высо­ких напряжений сети. Поэтому измерительные приборы монтируют обычным способом на распределительных щи­тах. При э

10i5.ru

Автотрансформатор — устройство, экономичность принципы работы и регулирования.




⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 21Следующая ⇒

В общем случае любые трансформаторы применяются в электрических сетях для изменения величины напряжения. Так при передаче электроэнергии на большие расстояния повышение напряжения снижает потери энергии на активном сопротивлении передачи пропорционально квадрату значения рабочего напряжения. Поэтому напряжение генератора электростанции повышают в 10 — 15 раз передают по ЛЭП, а потом на месте снижают последовательно по ступеням для питания местных распределительных сетей различных напряжений. Все подобные преобразования напряжения из одного значения в другое осуществляют при помощи трансформаторов и их разновидностью — автотрансформаторов.

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 передается между обмотками комбинированным способом — путем электромагнитной индукции и электрического соединения. Это снижает габариты и стоимость машины (причины и расчет этого факта приведены ниже). Автотрансформатор может быть сделан двухобмоточным и многообмоточным, в каждой из этих модификаций автотрансформаторов обязательно присутствуют обмотки ВН (высшего напряжения — вход) и СН (среднего напряжения — выход), 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. В трехфазном автотрансформаторе обмотки ВН и СН соединяются в звезду с глухозаземленной нейтралью U0 (точка 0 на рис. 1), а обмотки НН обязательно соединены в треугольник Ñ. По рисунку 1 видно, что обмотка ВН включает в себя общую обмотку ОАm,которая, собственно, и составляет обмотку СН, и последовательной обмотки АmА.

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


Рис. 1. Обмотки автотрансформатора: 1трехфазного; 2однофазного

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

Рассчитывают еще и типовую мощность автотрансформатора называют, которая составляет часть номинальной мощности, передаваемой электромагнитным путем.

Sт=Sном*ав, где ав=1-UСН/UВН — 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, чем обычных трансформаторов такой же мощности.

Мощность на общей обмотке является одним из главных параметров, которые нужно контролировать при работе автотрансформатора, превышение её в длительном режиме недопустимо. На рисунке 1 показаны варианты подключения амперметра для измерения нагрузки на общей обмотке при трехфазном и однофазном варианте автотрансформатора.

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

Еще 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.



Рис. 2

На рисунке 2 показаны схемы регулирования напряжения выхода Аmна автотрансформаторе на стороне ВН (1) и на стороне СН (2). Таковы устройство и принципы работы автотрансформаторов.

Разрядники, реакторы, изоляторы

Разрядники предназначены для защиты изоляции электроустановок от опасных повышений напряжения, которые подраделяются на атмосферные и коммутационные.

Атмосферные перенапряжения возникают при грозовых разрядах в электроустановку или вблизи нее. Защита от них является обязательной. Коммутационные перенапряжения появляются при различных нормальных или аварийных коммутациях и повреждениях. Ограничение перенапряжений позволяет значительно снизить размеры и стоимость оборудования. Разрядник подключается между фазным выводом и землей.

Защитное действие разрядника заключается в том, что проходящий в них разряд ограничивает амплитуду перенапряжений до пределов, не представляющих опасности для изоляции защищаемого объекта. Основным элементом любого разрядника является искровой промежуток, который должен пробиться раньше, чем изоляция защищаемого оборудования. Возникающая при этом в разряднике электрическая дуга гасится после исчезновения импульсов перенапряжения раньше, чем срабатывает защита от КЗ, и, таким образом, объект не отключается от сети. Для этого разрядник снабжают помимо искрового промежутка последовательно включенным с ним специальным элементом, обеспечивающим гашение сопровождающего тока.

Разрядники по исполнению делятся на трубчатые и вентильные, а по назначению – на подстанционные, станционные, для защиты вращающих машин и др.

Наиболее простым по конструкции является трубчатый разрядник, который состоит из наружного искрового промежутка и внутреннего, расположенного внутри трубки из газогенерирующего вещества (рис. 45). 10, 35 кВ.

 

 

При перенапряжении искровые промежутки пробиваются. Трубчатые разрядники применяются как основное средство защиты изоляции оборудования подстанций. Они выполняются с номинальными напряжениями 6,10, 35 кВ.

Дуга внутри трубки вызывает интенсивное газообразование. При переходе тока через нуль дуга гаснет. Предельный ток отключения определяется прочностью трубки. Работа трубчатого разрядника сопровождается большим шумом и выбросом газов.

Маркировка разрядника РТ 35/0,8-5 обозначает: разрядник трубчатый, на напряжение 35 кВ, пределы тока отключения 0,8…5 кА.

Основной частью разрядника является трубка из твердого газогенерирующего диэлектрика (фибра, фибробакелит у разрядников серий РТ, РТФ, винипласт – у разрядников серии РТВ).

Вентильные разрядники предназначены для защиты от перенапряжений оборудования электростанций и подстанций, главным образом, силовых трансформаторов.

Вентильные разрядники состоят из колонки искровых промежутков, шунтированных нелинейными резисторами, и нелинейных рабочих резисторов, помещенных в герметически закрытый фарфоровый изолятор (рис. 46).

Рабочие резисторы представляют собой диски, выполненные из вилита или тервита — материалов, имеющих нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ). Отсюда и название разрядников — вентильные. После пробоя напряжение на разряднике тем меньше, чем больший ток по нему проходит:

,

где А — постоянная, характеризующая значение напряжения на сопротивлении при токе I = 1 A; α – показатель нелинейности; для вилитовых дисков α = 0,13…0,2 в области больших токов.

Так как ВАХ вилита при нагревании изменяется, сопровождающий ток не должен быть большим или протекать длительное время. Предельный ток диска диаметром 100 мм равен 10 кА при длительности 40 мкс. Разрядники имеют счетное устройство, регистрирующее число срабатываний.

Выпускаются вентильные разрядники серий РВП (разрядник вентильный подстанционный), РВС (станционный), РВМ (с магнитным гашением), РВТ (токоограничивающий), РВН (разрядник вентильный низковольтный) и т. д. В вентильных токоограничивающих разрядниках магнитное поле в искровых промежутках создается катушками магнитного дутья, соединенными последовательно с искровыми промежутками.

Реактор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в элекрической цепи. Реакторы делятся на реакторы с линейной, ограниченно-линейной, нелинейной характеристиками и др.

В цепь переменного тока включаются следующие реакторы:

· токоограничивающие, предназначенные для ограничения амплитуды тока и (или) скорости его нарастания;

· реакторы помехоподавления, входящие в состав высокочастотных фильтров;

· фильтровые реакторы, входящие в состав резонансных фильтров или фильтров низких частот.

Реакторы с линейной вебер-амперной характеристикой обычно выполняются без магнитопровода с цилиндрической обмоткой. Индуктивность их неизменна. Это бетонные реакторы РБА, применяемые для ограничения тока КЗ и поддержания напряжения на шинах в аварийных режимах в установках 6 и 10 кВ.

Они выполняются на Iном= 150…4000 А; Uном- 35 кВ. Благодаря высокому качеству изоляции такие реакторы используют- ся не только в закрытых помещениях, но и в открытых РУ.

Бетонные реакторы (рис. 47) устанавливаются на изоляторах 1 и 4 и выполняются в виде концентрически расположенных витков 3 из специального круглого многожильного про- вода, залитого в радиально расположенные бетонные колонны 2. Обмотки реакторов на большие токи выполняются из нескольких параллельных проводников с транспозицией, обеспечивающей равномерное распределение токов по параллельным проводникам. Все металлические детали выполняются из немагнитных материалов.

Сдвоенные реакторы представляют собой единую обмотку со средним выводом, рассчитанным на суммарный ток ветвей. Этот вывод присоединяется к сборным шинам, а концы обмоток — к нагрузке ветвей. В настоящее время в основном выпускаются бетонные реакторы серии РБАС индуктивностью порядка 1,3…5,6 мГн.

Реакторы, включаемые в цепь постоянного тока, служат для сглаживания тока, т.е. для уменьшения содержания в нем высших гармоник, ограничения значения или скорости нарастания тока КЗ, параллельного включения двух или большего числа вентильных групп в преобразователях.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока применяются реакторы типа ФРОС — фильтровые реакторы, однофазные, сухие, с естественным воздушным охлаждением. Выпускаются на токи от 1600 до 10000 А с индуктивностью от 0,08 до 0,5 мГн. Реакторы имеют магнитопровод.

В цепях заряда емкости применяются реакторы EPOC и ЕРОМ.

Изоляторы служат для крепления токоведущих частей и их изолирования от заземленных частей установки, а также от других частей установки, находящихся под другим потенциалом.

Основное требование к изоляторам — достаточная механическая и электрическая прочность. Они изготовляются из закаленного стекла и фарфора. Электрическая прочность зависит от состояния поверхности изолятора и характеризуется сухим, мокрым, пробивным разрядными напряжениями и импульсной прочностью.

Напряжение, при котором происходит разряд по поверхности, если последняя чистая и сухая, называется сухим разрядным напряжением. Его значение определяется размерами и формой изолятора. Если поверхность изолятора смочена дождем, разрядное напряжение будет называться мокрым. Значение его, как правило, на 25…30% меньше сухого. Возникающие при разрядах поверхностные дуги практически не разрушают изолятор, и он продолжает работать. Напряжение, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным. Оно должно быть больше на 30…50% сухого разрядного напряжения, чтобы разряд по поверхности происходил раньше пробоя и тем самым защищал изолятор от разрушения.

Механическую прочность изолятора характеризует значение разрушающей механической нагрузки, приложенной к головке изолятора, перпендикулярно его оси.

По условиям эксплуатации изоляторы подразделяются на конструкции для работы в помещениях (для внутренней установки) и для работы на открытом воздухе (для наружной установки).

Они могут быть опорными, проходными и линейными. Каждый тип имеет разновидности, отличающиеся по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и условиям эксплуатации.

 

Рис. 48. Изоляторы:

а – опорный, б – проходной,

1 – чугунное основание, 2 — корпус, 3 – чугунный колпачок,

4 – фланец, 5 – шайба, 6 – токоведущий стержень

Опорные изоляторы для внутренней установки изготовляют на номинальные напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ. Изоляторы могут быть с наружной, внутренней и комбинированной заделкой арматуры (рис.48, а). Предназначены для крепления токоведущих частей и изоляции их друг от друга и от заземленных частей. Опорные изоляторы имеют следующее буквенное и цифровое обозначение: И – изолятор, О – опорный, Р – ребристый, Н – наружной установки, 6 или 10 – номинальное напряжение в киловольтах, последующая группа цифр – разрушающее усилие в кГ. Группа букв после цифр обозначает форму фланца (ов – овальный, кр – круглый, кВ — квадратный). Например, опорный изолятор ИОР-10-3,75 УЗ. Символ У – климатическое исполнение (умеренный климат), З – категория размещения (для) работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией).

Проходные изоляторы (рис.48, б) представляют собой полое цилиндрическое тело из электротехнического фарфора с ребристой наружной поверхностью, армированное металлическим фланцем. Внутри полости располагаются одна или две токоведущие шины. Промышленность выпускает проходные изоляторы на номинальное напряжение 6, 10, 20, 35 кВ, на номинальные токи от 250 до 25 000 А. Изоляторы на номинальные токи 2000 А и выше изготовляются без токоведущих частей.

Проходные изоляторы, предназначены для прохождения токоведущих частей через стены, перекрытия, перегородки и др. В обозначении этих изоляторов указывают: И – изолятор, тип изолятора (П — проходной), дробью – номинальное напряжение (в кВ) и номинальный ток (кА). Последняя группа цифр обозначает разрушающую нагрузку (в кг).

Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на воздушных линиях электропередачи и распределительных устройств электрических станций и подстанций.

Существуют штыревые изоляторы, тарельчатого типа, стержневые. Штыревые изоляторы применяются на линиях напряжением до 1 кВ, 6-10 кВ и 35 кВ (рис. 49, а, б). Они крепятся к опорам при помощи крюков или штырей.

Подвесные изоляторы (рис. 49, в) используются на воздушных линиях (ВЛ) напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части 1, шапки ковко- го чугуна 2, металлического стержня 3 и цементной связки 4. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые бывают поддерживающими (на промежуточных опорах) и натяжными (на анкерных опорах). Число изоляторов в гирлянде определяется напряжением линии: 35 кВ – 3…4 изолятора, 110 кВ – 6…8.

Применяются также полимерные изоляторы (рис. 49, г). Они представляют собой стержневой элемент из стеклопластика, на котором размещено защитное покрытие с ребрами из фторопласта или кремнийорганической резины.

Рис. 49. Изоляторы воздушных линий:

а – штыревой 6-10 кВ, б – штыревой 35 кВ, в – подвесной,

г, д – стержневые полимерные.

 

 



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Автотрансформатор — принципы работы ― STABILNO220

В общем случае любые трансформаторы применяются в электрических сетях для изменения величины напряжения. Так при передаче электроэнергии на большие расстояния повышение напряжения снижает потери энергии на активном сопротивлении передачи пропорционально квадрату значения рабочего напряжения. Поэтому напряжение генератора электростанции повышают в 10 — 15 раз передают по ЛЭП, а потом на месте снижают последовательно по ступеням для питания местных распределительных сетей различных напряжений. Все подобные преобразования напряжения из одного значения в другое осуществляют при помощи трансформаторов и их разновидностью — автотрансформаторов.

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 передается между обмотками комбинированным способом — путем электромагнитной индукции и электрического соединения. Это снижает габариты и стоимость машины (причины и расчет этого факта приведены ниже). Автотрансформатор может быть сделан двухобмоточным и многообмоточным, в каждой из этих модификаций автотрансформаторов обязательно присутствуют обмотки ВН (высшего напряжения — вход) и СН (среднего напряжения — выход), 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. В трехфазном автотрансформаторе обмотки ВН и СН соединяются в звезду с глухозаземленной нейтралью U0 (точка 0 на рис. 1), а обмотки НН обязательно соединены в треугольник Ñ. По рисунку 1 видно, что обмотка ВН включает в себя общую обмотку ОАm,которая, собственно, и составляет обмотку СН, и последовательной обмотки АmА.

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

Рис. 1. Обмотки автотрансформатора: 1трехфазного; 2однофазного

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

Рассчитывают еще и типовую мощность автотрансформатора называют, которая составляет часть номинальной мощности, передаваемой электромагнитным путем.

Sт=Sном*ав, где ав=1-UСН/UВН — 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, чем обычных трансформаторов такой же мощности.

Мощность на общей обмотке является одним из главных параметров, которые нужно контролировать при работе автотрансформатора, превышение её в длительном режиме недопустимо. На рисунке 1 показаны варианты подключения амперметра для измерения нагрузки на общей обмотке при трехфазном и однофазном варианте автотрансформатора.

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

Еще одним большим достоинством автотрансформаторов можно назвать возможность регулированиянапряжения 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 устрйств.

Рис. 2

На рисунке 2 показаны схемы регулирования напряжения выхода Аmна автотрансформаторе на стороне ВН (1) и  на стороне СН (2). Таковы устройство и принципы работы автотрансформаторов.

 

www.stabilno220.ru

Автотрансформаторы напряжения ЛАТР устройство и пременение | ProElectrika.com

В чем отличие автотрансформатора от обычного трансформатора

И то, и другое изделие предназначены для питания силовых цепей, однако в отличии от обычного трансформатора, который имеет как минимум две обмотки – первичную и вторичную, автотрансформатор представляет собой однообмоточный трансформатор, у которого нет вторичной обмотки, ее роль выполняет часть витков первичной обмотки. Обмотка автотрансформатора наматывается на сердечник из электротехнической стали.

Устройство автотрансформатора ЛАТР

Конструкция автотрансформатора состоит из кольцевого магнитопровода из электротехнической стали, на который в один слой намотана обмотка из медного провода. На торце сердечника по узкому участку обмотки с удаленной изоляцией перемещается щеточный контакт, по которому и снимается выходное напряжение.

Номинальная мощность промышленных ЛАТРов состоит из ряда: 0,5 – 1,0 – 2,0 – 5,0 – 7,5 КВт.

 

Схема автотрансформатора и принцип работы

На схеме показан автотрансформатор со скользящим контактом для регулирования выходного напряжения. Такие автотрансформаторы применяются в лабораторной практике и называются ЛАТР – лабораторный автотрансформатор. На первичную обмотку трансформатора подается сетевое напряжение, вторичное напряжение снимается с части первичной обмотки. Как правило, лабораторные трансформаторы имеют возможность не только понижать входное, но и повышать его, как правило до 250 вольт. Чаще всего автотрансформаторы используются при коэффициенте трансформации, близком к единице и как повышающие, т.к. при низком выходном напряжении выгоднее использовать двухобмоточные изделия.
Лабораторный автотрансформатор может быть дополнен выпрямительным мостом на мощных диодах, при этом на выходе получаем регулируемое постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

Как работать с автотрансформатором напряжения

 

Трехфазные автотрансформаторы

Трехфазные устройства изготавливаются аналогично однофазным, где три вторичные обмотки представляют собой часть витков от первичных обмоток. Используются трехфазные автотрансформаторы напряжения преимущественно в промышленных электрических сетях и на производствах для пуска мощных трехфазных электродвигателей при пониженном напряжении.

Недостатки автотрансформаторов: электрическая связь первичной и вторичной обмоток, что ограничивает область их применения.

proelectrika.com

1.14 Автотрансформатор, устройство, принцип

действия,
основные характеристики

Автотрансформатор содержит две обмотки
(рис.1.22), между которыми существует не
только магнитная связь, но и гальваническая
связь (с электрическим контактом).

Преимущества автотрансформатора перед
двухобмоточным трансформатором с
раздельными обмотками установим на
основании нижеприведенных расчетов.

Суммарное число витков wТР=(w1+w2)ТРобмоток трансформатора, которое прямо
пропорционально сумме напряженийU1+U2обеих обмоток, больше суммарного числа
витковwАТР=(w1+w2)АТРобмоток автотрансформатора, которое
прямо пропорционально приложенного к
обеим обмоткам напряжениюU1.

Так как между обмотками существует
магнитная связь, то внешние по отношению
к трансформатору и автотрансформатору
напряжения и токи связаны между собою
коэффициентом трансформации:

(1.36)

Для автотрансформатора справедливы
еще два уравнения

(1.37)

Из уравнений (1.36) и (1.37) следуют соотношения:

(1.38)

Для трансформаторов существует понятие
– «габаритная мощность» (ГМ).
Величина ГМ определяет размеры сердечника,
вес трансформатора, длину проводников
обмоток, количество охлаждающего масла,
т.е. стоимость трансформатора и расходы
на его эксплуатацию. Чем меньше ГМ, тем
дешевле трансформатор и тем меньше
затраты на эксплуатацию.

ГМ определяется как величина, которая
прямо пропорциональна сумме полных
мощностей всех побмоток трансформатора:ГМ ~

Для трансформатора и автотрансформатора
суммы полных мощностей обмоток
определяются выражениями:


(1.39)

Заменяем в SATP(1.39) значенияU12иI2на
значения, определенные формулами (1.38):

(1.40)

Потери мощности в меди меньше и соотносятся
как

(1.41)

Преимущества автотрансформатора в
сравнении с трансформатором:

1. Возможность регулирования выходного
напряжения U2,
если контакт2выполнен скользящим.

2. Суммарное число витков обмоток у
автотрансформатора меньше.

3. Ток I2выходной обмотки меньше токаIНв нагрузке (1.37) и, следовательно, эта
обмотка может быть намотана проводом
меньшего сечения.

4. Габаритная мощность автотрансформатора
меньше — (1.40).

5. К.п.д. автотрансформатора выше, так
как у него меньшие потери в меди (1.41).

Недостатки автотрансформатора:

1. Повышенная опасность для персонала,
так как между первичной и вторичной
цепями автотрансформатора имеется
электрический контакт и одна из двух
обмоток высоковольтная.

2. Повышенный ток короткого замыкания,
так как по мере поднятия движка 2и,
соответственно, при работе сkmp,
близким к единице, первичную и вторичную
цепи разделяет короткий участок1-2с малым числом витков и, соответственно,
с малым внутренним сопротивлением.

Вопросы и задания

1. Поясните устройство и принцип
действия автотрансформатора.

2. Как отличаются у трансформатора и
автотрансформатора числа витков, токи
в одноименных обмотках, габаритные
мощности и к.п.д.?

3. Назовите преимущества и недостатки
автотрансформатора.

1.15 Сварочные трансформаторы, устройство,

принцип
действия, основные характеристики

Сварочные трансформаторы предназначены
для использования в дуговой сварке. Для
проведения сварки необходимы следующие
параметры вторичной обмотки трансформатора:
напряжение на холостом ходу в пределах
35…60 В, ток при максимальной загрузке
— до500 А.Кроме того длительный ток
короткого замыканияIКЗтрансформатора должен быть ограничен
безопасным для его значением (рис.1.23,а).
Внешняя характеристика должна быть
Г-образной. При горящей дуге напряжениеUгорна ней
составляет в среднем35 В, а это
практически вертикальный участок
Г-образной внешней характеристике со
стабильным током сварки.

Для придания Г-образной формы внешней
характеристике во вторичную цепь
сварочного трансформатора вводят
большое индуктивное сопротивление.

На рис.1.23,б во вторичную цепь введен
дроссель Дрс регулируемым индуктивным
сопротивлением его. С увеличением зазораδуменьшается индуктивное сопротивление
дросселя, а сварочный ток (его значение
короткого замыканияIКЗ)
увеличивается и наоборот.

На рис.1.23,в между первичной и вторичной
обмотками расположен сердечник,
называемый магнитным шунтом Шс
регулируемым зазоромδ. На шунт
замыкается часть магнитного потока,
создаваемого обоими катушками, в
результате чего потоки, замкнутые на
шунт, не достигают другой обмотки. А это
является определением потоков, замкнутых
на шунт, как потоков рассеянияФрас.
Связанное с потоками рассеяния индуктивное
сопротивление представляет собой
индуктивное сопротивление рассеяния.
С увеличением зазораδпоток рассеянияФрасуменьшается и сварочный
ток (его значение короткого замыканияIКЗ)
увеличивается и наоборот.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о