Устройство и принцип работы трансформатора. часть 2

Броневой трансформатор

Требуется рассчитать броневой трансформатор оо следующими данными: напряжения обмоток Ui lbe, 1 / 2250 в, ток нагрузки / 20 8 а, частота тока питающей сени f400 гц.

Известным преимуществом броневого трансформатора является его более короткая магнитная цепь, что позволяет иметь меньший относительный ток холостого хода, и большую простоту его обмоток из-за меньшего числа витков, так как сечение сердечника у броневых трансформаторов можно выбирать большим, чем у стержневых. Недостатком этого типа является меньшая доступность обмоток для охлаждения, большая трудность осмотра и ремонта, а также большая затрата изоляционных материалов при высоких напряжениях по сравнению с трансформаторами стержневого типа. Напротив того, для получения больших токов низкого напряжения трансформаторы броневого типа являются более пригодными, в особенности однофазные печные трансформаторы, которые для этой цели применяются и в СССР.

Первичная обмотка броневого трансформатора имеет несколько дисковых катушек ( 6 — 16) из медных шин, изолированных электрокартоном толщиной 0 5 — 0 7 мм.

Сердечники различных типов т. м. м. ( наборные из пластин. а — броневой ( Ш — образный. б — стержневой ( П — образ-ный. в — тороидальный ( О-образный. г — трехфазный ( Е — образ.

Катушка у броневого трансформатора располагается на среднем стержне. У стержневого трансформатора катушки находятся на обоих стержнях. В отдельных Случаях применяются и стержневые трансформаторы с одной катушкой, сидящей на одном из стержней и заполняющей все окно. У тороидального трансформатора обмотки наматываются непосредственно на сердечник равномерно по окружности. Каждый из этих типов трансформаторов имеет свои достоинства и недостатки, определяющие целесообразность их применения. Вопрос этот будет рассмотрен далее.

Пример размещения броневого трансформатора в установке контактного нагрева иллюстрируется на фиг.

Первичная обмотка броневого трансформатора состоит из 1000 витков и включена под напряжение t / i220 в при частоте 50 гц, а вторичная обмотка имеет 4000 витков. Определить вторичное напряжение fj, магнитный поток Фм, магнитную индукцию, потери в стали, ток намагничивания, ток, пропорциональный потерям в стали, и ток холостого хода.

Выбор между стержневым и броневым трансформатором, как и выбор магнитопроводов с разветвленной или неразветвленной магнитной цепью, иногда предопределяется конструкцией печи.

Выбор между стержневым и броневым трансформатором, как и выбор магнитопроводов с разветвленной или неразветвленной магнитной цепью, иногда предопределяется конструкцией печи. Некоторым преимуществом броневого трансформатора является больший диаметр и меньшая длина стержня сердечника ( по сравнению с диаметром и длиной стержня стержневого трансформатора той же мощности), что больше соответствует конструкции индукционной печи.

Схема устройства однофазного трансформатора броневого типа в облегающем баке ( фирма.

Все концы обмоток броневого трансформатора расположены над магнитопроводом. Но при этом трансформатор получается относительно высоким.

Из таких пластин собирается броневой трансформатор. На средний стержень надевается каркас с обмотками трансформатора. Толщина набора пластин обозначается буквой уч.

Для малых мощностей лучшим является броневой трансформатор. Броневой трансформатор нужно предпочесть также при использовании штампованных сердечников. Если рассматривать малые трансформаторы на ленточных сердечниках, то в тех случаях, когда на первое место выдвигаются требования простоты конструкции и ее технологичность, лучшим следует признать однокатушечный стержневой трансформатор.

По сравнению со стержневым трансформатором броневой трансформатор обладает рядом преимуществ.

Нужно отметить следующие особенности конструкции броневого трансформатора с облегающим баком.

Броневой магнитопровод

Ленточные магнитопроводы. а — броневой. б — стержневой. в — кольцевой.

При использовании броневого магнитопровода все обмотки трансформатора размещают на одной катушке, которую надевают на средний стержень магнитопровода. При использовании стержневого магнитопровода на двух его стержнях располагают две катушки. В маломощных силовых и низкочастотных трансформаторах используют броневые сердечники, так как применение одной катушки упрощает конструкцию и позволяет получить максимальный коэффициент заполнения окна магнитопровода медью. Стержневую конструкцию используют обычно для трансформаторов большой и средней мощности; наличие двух катушек увеличивает площадь теплоотдачи и улучшает тепловой режим обмоток. Преимуществом стержневой конструкции является слабое внешнее магнитное поле, так как поля двух катушек направлены навстречу друг другу. Наименьшее внешнее поле получается при использовании в трансформаторах кольцевых сердечников. Однако эти сердечники в настоящее время применяют редко из-за низкой производительности труда при намотке провода.

При использовании броневого магнитопровода с одним сердечником в формулу ( 6 — 38) подставляется длина средней линии для постоянного магнитного потока.

При использовании броневого магнитопровода все обмотки трансформатора размещают на одной катушке, которую одевают на средний стержень магнитопроводов. При использовании стержневого магнитопровода на двух его стержнях располагают две катушки.

Формы пластин и схема шихтовки магннто-провода трансформатора напряжения.

Для самых малых однофазных броневых магнитопроводов ( для трансформаторов напряжения до 500 в) применяются цельноштампованные пластины из горячекатаной электротехнической стали, показанные на рис. 25 а.

АЭКВ 12 и броневой магнитопровод из феррита 1000НМЗ с

Магнитный поток в броневом магнитопроводе, выходя из стержня, разветвляется на две равные части так, что магнитный поток, замыкающийся через ярмо, вдвое меньше, чем в стержне, вследствие чего сечение ярма делают вдвое меньшим, чем сечение стержня.

Трансформатор Т1 выполнен в ферритовом броневом магнитопроводе внешним диаметром 30 и высотой 18 мм.

Отсутствие в стержнях и ярмах броневого магнитопровода стяжных шпилек и отверстий для них несколько уменьшает потери холостого хода и исключает неполадки, возникающие в случае нарушения изоляции шпилек.

Трансформаторы малой мощности часто изготовляют с броневым магнитопроводом, который имеет только один комплект с двумя обмотками, тогда как у стержневого — два комплекта.

Если в фильтре используются катушки с типовыми броневыми магнитопроводами, то наиболее подходящими формами конденсаторов являются дисковые. Применение других типов конденсаторов, как правило, не позволяет обеспечить компактной конструкции фильтра.

Образование трехфазного магнитопровода путем совмещения трех однофазных стержневых магнито-проводов.

Для однофазных трансформаторов малых мощностей преимуществом пользуются броневые магнитопроводы.

Зависимость добротности катушек.

Классификация трансформаторов по конструктивным параметрам

Конструктивные параметры трансформаторы определяют особенности его сердечника и обмоток. Можно выделить несколько признаков, которые характеризуют различные конструктивные особенности.

1. Тип конструкции. Один из важнейших конструктивных признаков, определяющий тип конструкции трансформатора. Определяющим фактором здесь является тип сердечника, который можно определить, как:

— броневой сердечник, имеет три стержня, причём центральный стержень шире крайних и на нём располагаются обмотки трансформатора, а боковые служат только для протекания магнитного потока;

— стержневой сердечник, имеет два стержня одинаковой ширины и обмотки располагают на них равномерно;

— тороидальный сердечник, выполнен в виде тороида прямоугольного или (реже) круглого сечения и обмотки распределены равномерно по всему сердечнику.

В соответствии с типом сердечника трансформаторы также имеют следующие наименования: броневой, стержневой и тороидальный трансформаторы соответственно. Каждый тип имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при конструировании трансформатора.

2. Вид сердечника. Данный признак характеризует технологию изготовления сердечников трансформаторов. Можно выделить следующие категории:

— шихтованные сердечники или наборные. Шихтованием называется сборка сердечника трансформатора из штампованных пластин той или иной конфигурации. Конфигурация штампованных пластин соответственно бывает: Ш-образная, П-образная, Е-образная и О-образная. Однако вследствие не технологичности штамповки пластин для трансформаторов больших мощностей используют другой тип сердечника;

— ленточные сердечники. Сердечники такого типа формируются из гнутых отрезков ленты, либо навиваются на станках. В зависимости от принципа сборки трансформатора бывают замкнутые, разъёмные и разрезные. Конструктивно ленточные сердечники отличаются от шихтованных только наличием скруглённых углов;

— прессованные сердечники. В соответствии с названием, такие сердечники изготавливают прессованием из порошковых материалов, причем, как половинок сердечника, так и его цельный вариант. Необходимость в прессованных сердечниках возникла в связи с необходимостью использования ферритовых порошковых материалов в качестве магнитопроводов соответствующих конструкций. Так как прессование возможно задать практически любую форму, то и формы сердечников выпускаются очень многих конфигураций.

3. Способы охлаждения. Данные признаки определяют способ отвода тепла от работающего трансформатора:

— трансформаторы с естественным охлаждением;

— трансформаторы с принудительным обдувом потоком воздуха;

— трансформаторы с жидкостным охлаждением;

— трансформаторы с парожидкостным охлаждением;

4. Способы изоляции и защиты. Данные признаки определяют способы защиты трансформаторов от внешних воздействий и окружающих факторов:

— сухие открытые трансформаторы. Защищены от внешних воздействий только изоляцией обмоточных проводов, межслойной изоляцией и каркасом обмотки;

— закрытые герметизированные трансформаторы. Такие трансформаторы характеризуются повышенными эксплуатационными характеристиками, устойчивыми к тяжёлым условиям эксплуатации (грязь, пыль, механические воздействия и т.д.);

— трансформаторы тропикоустойчивого исполнения. Защита данного вида трансформатора характеризуется особой устойчивостью к тяжёлым условиям эксплуатации в районах с тропическим климатом.

Броневой магнитопровод

На рис. 4.14 показана зависимость добротности катушек с броневыми магнитопроводами от частоты.

К определению полного реактивного падения ( напряжения.

В соответствии с приведенными выше рекомендациями выбираем для трансформатора броневой магнитопровод.

Кривые намагничивания броневого магнитопровода типа ШЛ из стали ЭЗЗО при толщине ленты 0 35 мм, ( при частоте 50 гц.| Кривые намагничивания стержневого ленточного магнитопровода типа ПЛ из стали ЭЗЗО при толщине ленты 0 35 мм ( при частоте 50 гц.

Зависимость магнитных характеристик от размеров наиболее явно выражена у броневых магнитопроводов типа ШЛ.

Рассмотрим для примера ПФ с колебательными контурами, выполненными с применением броневых магнитопроводов из карбонильного железа.

Найдем, насколько изменятся размеры и вес трансформатора, если применить в нем вместо ленточного пластинчатый броневой магнитопровод из стали Э44 толщиной 0 2 мм.

Большей площадью теплоотдачи обладает сердечник стержневого типа, однако в конструкциях выходных трансформаторов могут использоваться и броневые магнитопроводы. Материалами магнитопро-водов ( штампованных и ленточных) служат электротехнические стали Э46, Э310, ЭЗЗО, а также пермаллой 45Н, 50НХС и пермендюр. Для мощных выходных трансформаторов применяют провода с высокопрочной изоляцией из винифлекса ПЭВТ или стекловолокна ПСД. Трансформаторы имеют защитный металлический корпус или скобу-обойму. Крепят их аналогично силовым трансформаторам.

Печь с индукционной единицей, показанной на рис. 15 — 1, имеет однофазный трансформатор с броневым магнитопроводом. Широко применяются также трансформаторы со стержневыми магнитопро-водами.

Стабильность у катушек с кольцевыми магнитопроводами во времени не превышает величин, характерных для катушек с броневыми магнитопроводами.

Таким образом, плотность тока во вторичной обмотке следует принимать на 30 % меньшей для трансформаторов с броневыми магнитопроводами и на 15 % для трансформаторов со стержневыми магнитопроводами.

Для трансформаторов и дросселей используется два типа магнитопроводов: стержневой и броневой, показанные на рис. 5.9. При использовании броневого магнитопровода все обмотки трансформатора размещают на одной катушке, которую одевают на средний стержень. При использовании стержневого маг-нитопровода на двух стержнях располагают две катушки. В маломощных силовых и низкочастотных трансформаторах применяют броневые сердечники, так как применение одной катушки упроща — ет конструкцию и позволяет получить максимальный коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.

Особенностью высоковольтных и высокопотенциальных трансформаторов является преимущественное применение стержневых магнитопроводов, что отличает их от низковольтных трансформаторов, в которых наиболее часто применяются броневые магнитопроводы.

Значения коэффициента связи для различных катушек приведены в табл. 4.5. Наибольшие трудности возникают при получении больших коэффициентов связи между однослойными и многослойными катушками, а также при необходимости обеспечения очень малой заданной величины связи между катушками с броневыми магнитопроводами.

Броневой маг-нитопровод.| Стержневой магнитопровод.| Тороидальный магнитопровод.

Шихтовка — магнитопровод

Полученные при расчете заполнения паза его размеры являются размерами паза в свету, т.е. размерами реального паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом гребенки, образующейся за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов.

Сборка пластин магнитопровода в переплет — шихтовка.

По форме стыка пластин стержней и ярм шихтованные магнитопроводы выполняют с прямыми, косыми и комбинированными стыками. Схемы шихтовки магнитопроводов с различными стыками представлены на рис. 2.12. Использование того или иного стыка зависит от марки стали, конструкции магнитопровода и мощности трансформатора.

Схема расположения пластин стали в начале шихтовки трехфазного двухрамного магнитопровода.

Подготовительные работы, предшествующие сборке бесшпилечных магнитопроводов, описаны в § 6 — 4, в. Так же, как при шихтовке магнитопроводов шпилечной конструкции, укладка пластин активной стали производится послойно по всему контуру магнитной ситемы.

Втягивающие катушки контакторов питаются от сети переменного тока и создают магнитное поле переменной полярности. При переменном магнитном поле возникает необходимость шихтовки магнитопровода, что значительно усложняет конструкцию и снижает ее износоустойчивость.

Зависимость приращения величины удельных потерь ( ЛР от угла ( г несовпадения. магнитного потока с направлением прокатки .

Двухрамные магнитопроводы мощных трансформаторов выполняют тоже с косым стыком. С целью обеспечения перекрытий стыков пластины при шихтовке магнитопровода взаимно смещают по длине, в связи с чем один из острых углов пластин каждого слоя — ус выступает за основной контур магнитопровода. Во избежание травм работников об острый угол и предупреждения загибов последнего при шихтовке магнитопровода ус, как правило, в процессе изготовления пластин обрезается.

Литая станина с впрессованным магнитопроводом Сварная станина.

Для машин переменного тока большой мощности ( больше сотен киловатт) чаще всего применяют сварные станины. Вторая торцевая стенка открытая, и через нее ведут шихтовку магнитопровода.

На первом конвейере собирают остов с обмотками ( при шихтовке магнитопровода непосредственно в обмотку), на втором производят пайку отводов ВН и НН и изолировку мест пайки, после чего готовая активная часть трансформатора идет в сушку. Этот же конвейер подает трансформатор на склад готовой продукции. Вне конвейера производят заготовку отводов ВН и НН, сборку переключателя и подгонку резиновых уплотнительных прокладок. Сборку активной части трансформатора производят на пластинчатом конвейере, состоящем из двух втулочно-роликовых цепей, на которых закрепляются специальные приспособления. В них укладывают заранее скомплектованные обмотки всех трех фаз трансформатора.

У трансформаторов, находившихся в длительной эксплуатации и подвергавшихся неоднократным ремонтам, сопротивление межлистовой изоляции бывает намного ниже, чем у новых или не подвергавшихся ремонту. Это объясняется тем, что при каждом ремонте, связанном с расшихтовкой и шихтовкой магнитопровода ( стержней и ярем), частично истирается и разрушается изоляционная лаковая пленка или папиросная бумага, покрывающая отдельные листы пакетов активной стали магнитопровода. Это обстоятельство должно быть учтено при сопоставлении произведенных замеров с соответствующими данными заводских испытаний, приведенных в протоколах.

Пример чертежа листа статора.

По внутренней поверхности магнитопровода штампуют пазы требуемой формы для размещения в них обмотки статора. Так как в размерах отдельных зубцов имеется разброс, обусловленный допусками при изготовлении штампа, то при шихтовке магнитопровода листы укладываются в одно и то же положение относительно друг друга по шихтовочному знаку А, который вырубают на внешней поверхности. Для изоляции листов друг от друга их после снятия заусенцев лакируют. Если листы изготовляют из стали 2013, то их подвергают термообработке, в результате которой уменьшаются потери в стали и на поверхности создается оксидный изоляционный слой.

Схема испытания контактора типа.

Виды магнитопроводов

По конструкции магнитопровода трансформаторы подразделяются на стержневые и броневые.

Рисунок 1. Устройство однофазного стержневого (а) и броневого (б) трансформаторов

Однофазный трансформатор броневой конструкции (рисунок 1, б) имеет один стержень с обмотками и развитое ярмо, которое частично закрывает обмотки подобно «броне».

Для преобразования, или трансформации, трехфазного тока можно использовать три однофазных трансформатора (рисунок 2), обмотки которых соединяются по схеме звезды или треугольника и присоединяются к трехфазной сети. Такое устройство называется трехфазной трансформаторной группой или групповым трансформатором. Чаще, однако, применяются трехфазные трансформаторы с общим для всех фаз магнитопроводом, так как такие трансформаторы компактнее и дешевле.

Рисунок 2. Трехфазная трансформаторная группаРисунок 3. Идея образования трехфазного трехстержневого трансформатора

Идея образования трехфазного трансформатора стержневого типа показана на рисунке 3. Если для трехфазных синусоидальных токов соблюдается условие

ia + ib + ic = 0 ,

то для синусоидальных потоков трех трансформаторов (рисунок 3, а) также соблюдается условие

Фa + Фb + Фc = 0

Поэтому, если объединить три стержня 1, 2 и 3 (рисунок 3, а) в общий стержень, то поток в этом стержне будет равен нулю и этот стержень можно удалить. Тогда получим трехфазный трехстержневой трансформатор, показанный на рисунке 3, б. Конструкцию этого трансформатора можно упростить, расположив все три стержня в одной плоскости (рисунок 3, в). Эта последняя конструкция была предложена М. О. Доливо-Добровольским в 1889 году и получила всеобщее распространение. Такой магнитопровод не вполне симметричен, так как длина магнитных линий средней фазы несколько короче, чем для крайних, однако влияние этой несимметрии весьма незначительно.

Трехфазный броневой трансформатор (рисунок 4) можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора, поставленные рядом или друг над другом. При этом средняя фаза имеет обратное включение относительно крайних, чтобы в соприкасающихся частях магнитной системы потоки фаз складывались, а не вычитались. Так как

Рисунок 4. Устройство трехфазного броневого трансформатора

В броневых трансформаторах коэффициент электромагнитной связи между обмотками несколько больше, чем в стержневых, и поэтому броневые трансформаторы в электромагнитном отношении несколько совершеннее. Однако это преимущество не имеет большого значения. Поскольку броневые трансформаторы сложнее по конструкции, в России силовых трансформаторов броневой конструкции не строят.

С увеличением мощности трансформаторов возрастают их размеры и трудности транспортировки по железным дорогам. Поэтому в трансформаторах мощностью Sн > 80 – 100 МВ×А на фазу и напряжением 220 – 500 кВ применяют бронестержневую или многостержневую конструкцию. Такие конструкции получаются, если у трансформаторов вида показанных на рисунках 1, а и 3, в добавить слева и справа по одному боковому ярму (рисунок 5). При этом магнитный поток в верхнем и нижнем ярмах разветвляется и в случае, изображенном на рисунке 5, а, уменьшается в два раза, а в случае на рисунке 5, б – в  раза по сравнению с рисунками 1, а и 3, в. Во столько же раз можно уменьшить сечение ярем, в результате чего высота магнитопроводов уменьшается.

Рисунок 5. Устройство бронестержневых трансформаторов

Преимущественно применяются трехфазные трансформаторы с общей магнитной системой. Трехфазные группы однофазных трансформаторов используются, во-первых, при весьма больших мощностях (Sн > 300 МВ×А), когда транспорт трехфазного трансформатора становится весьма затруднительным или невозможным, и, во-вторых, иногда при Sн > 30 МВ×А, когда применение однофазных трансформаторов позволяет уменьшить резервную мощность на случай аварии или ремонта.

Рисунок 6. Схемы стыковых магнитопроводов
Рисунок 7. Укладка листов стали в слоях шихтованных магнитопроводов однофазных (а) и трехфазных (б) трансформаторов

Трансформатор — броневой тип

Трансформаторы броневого типа имеют разветвленный магнитопровод ( рис. 9.5) с одним стержнем и ярмами, частично прикрывающими ( бронирующими) обмотки. В трехфазных трансформаторах применяют трехстер-жневой магнитопровод. Конструкция такого магнитопровода представлена на рис. 9.6; здесь три вертикально расположенных стержня связаны между собой двумя ярмами.

Трансформаторы броневого типа соединяют параллельно как со стороны первичной, так и вторичной обмоток и располагают равномерно по периметру трубы. Такие трансформаторы называются блочными. Сварочные машины наружного типа К-584 М, К-805 оснащены блочными трансформаторами.

Трансформаторы броневого типа соединяют параллельно как со стороны первичной, так и вторичной обмоток и располагают равномерно по периметру трубы. Такие трансформаторы называют блочными. Сварочные машины наружного типа К-584 М, К-805 оснащены блочными трансформаторами.

Одноходовая винтовая обмотка ( общий вид.

Для трансформаторов броневого типа чередующиеся обмотки являются обязательными.

В трансформаторе броневого типа все обмотки располагаются на одном среднем стержне. Напряжения помех, наводимые в обмотках паразитными магнитными полями, без всякого ослабления подаются на цепь вторичной обмотки трансформатора. В трансформаторе стержневого типа обмотки располагаются на обоих стержнях сердечника, и каждая обмотка трансформатора делится на две части, одна из которых наматывается на одном стержне, а другая — на другом. Для напряжений, наводимых паразитными магнитными полями, эти половины каждой обмотки оказываются включенными навстречу друг другу, поэтому напряжения помех компенсируются.

Расположение концентрических ( а, дисковых ( б и концентрических трехслойных ( в обмоток трансформатора.

В трансформаторах броневого типа иногда применяют дисковые обмотки. По краям стержня устанавливают катушки, принадлежащие обмотке низшего напряжения. Отдельные катушки соединяют последовательно или параллельно. Ближе к стержню размещают нерегулируемую часть 4 вторичной обмотки, в середине — первичную обмотку 5 высшего напряжения и поверх нее — регулируемую часть 6 вторичной обмотки. Размещение регулируемой части этой обмотки снаружи упрощает выполнение выводов от отдельных ее витков.

Схемы устройства трансформаторов.

В трансформаторе броневого типа ( рис. 3, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом.

В трансформаторах броневого типа широко применяются чередующиеся обмотки прямоугольной формы.

Схемы устройства трансформаторов.

В трансформаторе броневого типа ( рис. 4, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом. Магнитный поток, пронизывающий стержень магнитопровода, разветвляется на две ч а-сти, поэтому ярмо имеет сечение вдвое меньшее сечения стержня.

Схемы устройства трансформаторов.

В трансформаторе броневого типа ( рис. 3, б) первичная и вторичная обмотки помещены на среднем стержне магнитопровода. Таким образом, в этом трансформаторе обмотки частично охватываются ( бронируются) ярмом. Магнитный поток, пронизывающий стержень магнитопровода, разветвляется на две части.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в звезду (Y), либо в треугольник (Δ).

Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин. Например, для сетей с напряжением 35 кВ и более выгодно соединить обмотку трансформатора в звезду и заземлить нулевую точку, так как при этом напряжение выводов трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет всегда в √3 раза меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции. Осветительные лампы накаливания более низкого напряжения имеют большую световую отдачу, а осветительные сети выгодно строить на более высокое напряжение. Поэтому вторичные обмотки трансформаторов, питающих осветительные сети, соединяются обычно в звезду и осветительные лампы включаются на фазное напряжение – между линейными и нулевыми проводниками. В ряде случаев, когда ток обмотки невелик, при соединении в звезду обмотки получаются более дешевыми, так как число витков при этом уменьшается в √3 раза, а сечение проводов увеличивается также в √3 раза, вследствие чего трудоемкость изготовления обмотки и стоимость обмоточного провода уменьшаются. С другой стороны, с точки зрения влияния высших гармоник и поведения трансформатора при несимметричных нагрузках целесообразно соединять одну из обмоток трансформатора в треугольник.

Рисунок 1. Соединение трехфазной обмотки зигзагом

В некоторых случаях применяется также соединение обмоток по схеме зигзага (рисунок 1), когда фаза обмотки разделяется на две части, которые располагаются на разных стержнях и соединяются последовательно. При этом вторая половина обмотки подключается по отношению к первой встречно (рисунок 1, а), так как в этом случае электродвижущая сила (э. д. с.) фазы будет в √3 раза больше (рисунок 1, б), чем при согласном включении (рисунок 1, в). Однако при встречном включении половин обмотки ее э. д. с. (√3 E1) будет все же в 2 / √3 = 1,15 раза меньше, чем при расположении обеих половин на одном стержне (2 E1). Поэтому расход обмоточного провода при соединении зигзагом увеличивается на 15%. Вследствие этого соединение зигзагом используется только в специальных случаях, когда возможна неравномерная нагрузка фаз с наличием токов нулевой последовательности.

Эквивалентная схема трансформатора

Для расчёта электрических параметров трансформатора применяют различные эквивалентные схемы. Данные схемы должны соответствовать следующим условиям:

  • схема должна учитывать наиболее существенные электромагнитные процессы и обеспечивать достаточную точность расчётных характеристик различных режимов трансформаторов;
  • схема должна описываться уравнениями невысокого порядка, чтобы в явном виде определялась связь между электрическими характеристиками и конструктивными параметрами трансформатора.

Ввиду противоречивости данных условий возможно опустить из расчётов ряд конструктивных параметров, которые незначительно влияют на электрические характеристики трансформатора. Кроме того при практической реализации трансформатора его конструктивные размеры всегда отличаются в той или иной степени от расчётных значений.

Поэтому для анализа и расчёта трансформатора используют эквивалентную схему трансформатора изображённую ниже

В данной схеме используют следующие параметры:

LC – индуктивность намагничивания трансформатора, усчитывающая запасание энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопроводе при приложении напряжения к первичной обмотке,

RC – эквивалентное сопротивление активных потерь в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи,

LS1и L’S2 – индуктивность рассеивания первичной обмотки и приведённая индуктивность вторичной обмотки, учитывающие запасание энергии в потоках рассеяния,

R и R’2 – активное  сопротивление первичной обмотки и приведённое сопротивление вторичной обмотки, учитывающие потери энергии при протекании по ним тока нагрузки,

С01 и С’02 – собственная емкость первичной обмотки и приведённая емкость вторичной обмотки,

С12 – межобмоточная емкость трансформатора.

С учётом данной эквивалентной схемы запишем уравнения работы трансформатора

Большинство параметров эквивалентной схемы трансформатора рассчитываются по таким же выражениям, что и параметры эквивалентной схемы дросселя, рассмотренной в одной из предыдущих статей. Однако для трансформатора вводится новый параметр – межобмоточная ёмкость С12.

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector