3. Схемы замещения и параметры автотрансформаторов. Схема автотрансформатораАвтотрансформаторы напряжения ЛАТР устройство и пременение | ProElectrika.comВ чем отличие автотрансформатора от обычного трансформатораИ 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 ЛАТРКонструкция 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. Как работать с автотрансформатором напряжения
Трехфазные автотрансформаторыТрехфазные 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 9.1. Схема соединения обмоток автотрансформатора
Основное отличие АТ и Т заключается в следующем:
Последовательная и общая обмотки имеют между собой как магнитную, так и электрическую связь. Обмотка низкого напряжения с двумя другими обмотками имеет только магнитная связь. В АТ часть мощности передается непосредственно без трансформации, через контактную (электрическую) связь между последовательной и общей обмотками. Токораспределение у АТ другое. Если мощность передается с ВНСН и с ВННН. В понижающем АТ ток в общей обмотке (Iтр) определяется разностью токов, замыкающихся через сети ВН и СН. Эта обмотка рассчитывается на ток меньший Iном АТ, определяемого на стороне ВН. АТ в каждой фазе имеет обмотку ОА-ВН, состоящую из общей обмотки ОС-СН и последовательной обмотки АС. Эти обмотки соединены между собой по автотрансформаторной схеме, т.е. электрически. Третья обмотка - третичная НН всегда соединена треугольником и имеет трансформаторную электромагнитную связь с обмоткой ОА (ВН), т.е. с общей (ОС) и последовательной (АС), что на схеме отражено. При работе АТ в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток Iв, который создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток I0. Ток нагрузки вторичной обмотки Iс складывается из тока Iв, проходящего благодаря гальванической (электрической) связи обмоток, и тока I0, созданного магнитной связью этих обмоток: Iс= Iв+ I0, откуда I0+ Iс- Iв. 9.2. Схема замещения автотрансформатораДля АТ справедлива схема замещения трехобмоточного трансформатора.
9.3. Особенности определения параметров и применение автотрансформаторовАТ также как и трансформатор характеризуются номинальными напряжениями и мощностью. Под номинальной мощностью АТ понимается предельная проходная мощность, которая может быть передана через АТ на стороне ВН: Sном = 3 Iв. Uв Мощность, которую АТ может принять из сети ВН или передать в эту сеть, называется проходной мощностью Sпрох, причем Sпрох= Sтр,+ Sэ, Sтр - трансформаторная мощность; Sэ - электрическая мощность. Для характеристики АТ введено еще понятие типовой номинальной мощности Sт, на которую рассчитывается последовательная обмотка (АС). Типовая, т.е. трансформаторная мощность АТ при номинальных условиях характеризует способность АТ передавать мощность магнитным путем. Она определяет габариты и стоимость АТ, а также расход материалов и мощность отдельных обмоток. Для этой последовательной обмотки, протекающая по ней мощность определяется при отсутствии нагрузки НН.
Sт=Sном - коэффициент трансформации; или =, где=1-; -коэффициент выгодности; k - коэффициент трансформации. Т.о. типовая мощность характеризует мощность передаваемую электромагнитным путем, через обмотки, связанные электрически. При использовании третичной обмотки (НН) в понижающих АТ для питания нагрузки (или для присоединения к ней генератора в повышающих АТ) предельная ее мощность равна типовой. В понижающем АТ при передаче мощности с ВНСН и ВННН в общей обмотке ОС (СН) протекает разность токов Iв - Iс. Вследствие этого общая обмотка рассчитана на ток меньший номинального, и мощность этой обмотки равна его типовой мощности. (Sобщ.обм.=Sтип.) Т.о. конструкция понижающего АТ делает возможным передачу мощности больше той, на которую рассчитываются его обмотки. Понижающие АТ поэтому дешевле трех обмоточных трансформаторов той же мощности и характеризуются меньшим расходом активных материалов на их изготовление и следовательно меньшими потерями активной мощности. Преимущества АТ проявляются в большей степени при малых значениях (коэффициент выгодности), т.е. тогда, когда они связывают сети более близких напряжений. Sт=Sном; . АТ, как и трех обмоточные трансформаторы характеризуются потерями и токами ХХ (Рхх, I=Iхх) и тремя значениями напряжений КЗ. Таблицы параметров АТ содержат при значения потерь КЗ, отвечающие трем опытам КЗ. Причем одно из них Ркз(в-с)= Ркз(1-2) приводятся отнесенными к номинальной мощности АТ, а два других Р’кз(в-н)= Р’кз(1-3) и Р’кз(с-н)= Р’кз(2-3) в ряде случаев указываются отнесенными к типовой мощности. Эта особенность отвечает условиям осуществления опытов КЗ. При КЗ обмотки НН, рассчитанной на типовую мощность, напряжение поднимается до величины, определяющей в этой обмотке ток, соответствующий типовой, а не номинальной мощности. При КЗ на стороне СН и подаче напряжения на ВН, это напряжение может подниматься до величины, при которой ток в последовательной обмотке достигнет значения, отвечающего номинальной мощности АТ. Параметры ветви намагничивания определяются по формулам: ; . Также как и для трансформаторов реактивные сопротивления могут быть найдены по выражениям: ; ;. После вычисления по формулам:
;
НО только после приведения всех табличных значений напряжений КЗ к одной номинальной мощности АТ. и. При определении активных сопротивлений все значения потерь КЗ (РКЗ) также должны быть приведены к номинальной мощности АТ: и ; Тогда ; ;. И аналогично выражениям для Х1, Х2, Х3: ; ;. Для вычисления потерь активной и реактивной мощностей в АТ можно выполнить расчет режима его схемы замещения. Можно также воспользоваться табличными значениями потерь КЗ (РКЗ) и напряжений КЗ (Uk%). В последнем случае искомые величины определяются формулами: ; и
в которых табличные данные должны подставляться приведенными к номинальной мощности АТ. studfiles.net 3. Схемы замещения и параметры автотрансформаторовАвтотрансформаторы, 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.
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:
. 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)
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 Автотрансформаторы, схемы включения обмоток, энергетическая эффективность.В электромагнитных преобразователях энергии — трансформаторах — передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнигопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первичной и вторичной обмотками (рис. 66). Схема автотрансформатора (рис. 66) может быть представлена иначе (рис. 67). Эта схема дает возможность лучше представить преимущества автотрансформатора перед трансформатором при коэффициентах трансформации, близких к единице. В трансформаторах токи в первичной и вторичной обмотках направлены встречно, поэтому в автотрансформаторах за счет совмещения обмоток при небольших коэффициентах трансформации Uвых/Uвх обеспечивается экономия меди. Если Uвых/Uвх = 1, то вся мощность передается за счет электрической связи между первичной и вторичной сторонами. При больших коэффициентах трансформации снижение массы автотрансформатора по сравнению с трансформатором несущественно и применять автотрансформаторы нецелесообразно.
Везде, где необходимо преобразовывать близкие напряжения (110 и 220,220 и 330,330 и 500, 500 и 750 кВ), используются только автотрансформаторыАвтотрансформатор из-за меньшего расхода активных материалов в заданных габаритах удается выполнить на большую мощность, чем трансформатор Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР).В конструктивном отношении автотрансформаторы, практически, не отличаются от трансформаторов При проектировании автотрансформаторов следует различать проходную и расчетную мощности. Проходная мощность (т.е. та мощность, которую может передать автотрансформатор) по обозначениям рис.67 равняется
Расчетная мощность автотрансформатора — это мощность, которая передается магнитным полем:
где Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь.Автотрансформаторы не могут применяться в качестве силовых в сетях 6 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди. При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. Большой ток короткого замыкания - недостаток автотрансформатора Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания. 11. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя.
Асинхронная машина – это машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными угловыми скоростями.
Принцип действия:U1» i1»Ф1» е12» i2»Ф2»F2»М. Подается напряжение U1» по обмотке статора протекает ток i1» создает магнитный поток Ф1» сцепляясь с катушкой ротора, наводит ЭДС е12» по обмотке ротора протекает ток i2» » создает магнитный поток Ф2» на проводник с током действует сила F2» образуется момент М. 1. Закон электромагнитной индукции: Е=-dФ/dt 2. Закон Ампера Fa=B*I*L*sinα Создание ВМП.В статоре, катушки сдвинуты в пространстве на 120° и запитаны системой токов Ia=Ia*sin(wt), Ib=Ib*sin(wt+120), Ic=Ic*sin(wt-120).Условие создания ВМП: 1. должно быть не менее двух токов (причем токи должны быть сдвинуты во времени между собой) 2. оси катушек должны быть сдвинуты между собой в пространстве
12. Схемы замещения асинхронного двигателя. Уравнениям напряжения и токов соответствует схема замещения АД.
Рис. 1. Рис.2. r1 – отражает электрические потери в первичной обмотке ω1, r2 – отражает электрические потери во вторичной обмотке ω2 rм – отражает потери в стали , х1 – отражает потери рассеяния магнитного поля ω1, х2 – отражает потери рассеяния магнитного поля ω2 хм – сопротивление взаимной индукции. На рис.1 изображена Т-образная схема замещения. Магнитная связь обмоток статора и ротора в АД заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное сопротивление R2’(1-S)/S можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае АД аналогичен трансформатору, работающему на активную нагрузку. Сопротивление R2’(1-S)/S- единственный переменный параметр схемы. Значение этого сопротивления определяется скольжением, а, следовательно, нагрузкой на валу. Более удобна для практического применения Г-образная схема (рис.2), у которой намагничивающий контур(Zm=Rm+jXm) вынесен на входные зажимы. Чтобы не изменился намагничивающий ток, в контур последовательно включают сопротивления обмотки статора R1 и Х1. Полученная схема удобна тем, что состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего с током Io и рабочего с током I2’. Расчет параметров рабочего контура схемы замещения требует уточнения, что достигается введением в расчетные формулы коэффициента С1, представляющего собой отношение напряжения сети U1к ЭДС статора Е1 при идеальном холостом ходе (S=0).
lektsia.com Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторовВ установках 110 кВ и выше широкое применение находят автотрансформаторы большой мощности. Объясняется это рядом преимуществ, которые они имеют по сравнению с трансформаторами.
Рис.1. Схема однофазного автотрансформатора Однофазный автотрансформатор имеет электрически связанные обмотки ОВ и ОС (рис.1). Часть обмотки, заключенная между выводами В и С, называется последовательной, а между С и О - общей. При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток Iв, который, создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток Io. Ток нагрузки вторичной обмотки Ic складывается из тока Iв, проходящего благодаря гальванической (электрической) связи обмоток, и тока Io, созданного магнитной связью этих обмоток: Ic=Iв+Io, откуда Io=Ic-Iв. Полная мощность, передаваемая автотрансформатором из первичной сети во вторичную, называется проходной. Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатора. можно записать следующее выражение:
Преобразуя правую часть выражения, получаем:
где (Uв - Uc)Iв=Sт - трансформаторная мощность, передаваемая магнитным путем из первичной обмотки во вторичную; UcIв=Sэ - электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную за счет их гальванической связи, без трансформации. Эта мощность не нагружает общей обмотки, потому что ток Iв из последовательной обмотки проходит на вывод С, минуя обмотку ОС. В номинальном режиме проходная мощность является номинальной мощностью автотрансформатора S=Sном, а трансформаторная мощность - типовой мощностью Sт=Sтип. Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса определяются трансформаторной (типовой) мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:
где nBC = UBUC - коэффициент трансформации; kвыг коэффициент выгодности или коэффициент типовой мощности. Из (4) следует, что чем ближе UB к UC, тем меньше kвыг и меньшую долю номинальной составляет типовая мощность. Это означает, что размеры автотрансформатора, его масса, расход активных материалов уменьшаются по сравнению с трансформатором одинаковой номинальной мощности. Например, при UB=330кВ, UC=110кВ, kвыг=0,667, а при UB=550кВ, UC=330кВ, kвыг=0,34. Наиболее целесообразно применение автотрансформаторов при сочетании напряжений 220/110; 330/150; 500/220; 750/330. Из схемы (рис.1) видно, что мощность последовательной обмотки Sп=(UB-UC)IB=Sтип; мощность общей обмотки
Таким образом, еще раз можно подчеркнуть, что обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчетной мощностью. Какая бы мощность ни подводилась к зажимам В или С, последовательную и общую обмотки загружать больше чем на Sтип нельзя. Этот вывод особенно важен при рассмотрении комбинированных режимов работы автотрансформатора. Такие режимы возникают, если имеется третья обмотка, связанная с автотрансформаторными обмотками только магнитным путем. Третья обмотка автотрансформатора (обмотка НН) используется для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности (генераторов и синхронных компенсаторов), а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН SН не может быть больше Sтип, так как иначе размеры автотрансформатора будут определяться мощностью этой обмотки. Номинальная мощность обмотки НН указывается в паспортных данных автотрансформатора. Рассмотрим режимы работы трехобмоточных автотрансформаторов с обмотками ВН, СН и НН (рис.2).
Рис.2. Распределение токов в обмотках автотрансформатора в различных режимах а,б - автотрансформаторные режимы,в,г - трансформаторные режимы,д,е - комбинированные режимы В автотрансформаторных режимах (рис.2,а,б) возможна передача номинальной мощности Sном из обмотки ВН в обмотку СН или наоборот. В обоих режимах в общей обмотке проходит разность токов IС-IВ=kтипIC, а поэтому последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо. В трансформаторных режимах (рис.2,в,г) возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более чем на Sтип. Условие допустимости режима НН→ВН или НН→СН:
Если происходит трансформация Sтип из НН в СН, то общая обмотка загружена такой же мощностью и дополнительная передача мощности из ВН в СН невозможна, хотя последовательная обмотка не загружена. В трансформаторном режиме передачи мощности Sтип из обмотки НН в ВН (рис.2,г) общая и последовательная обмотки загружены не полностью:
поэтому возможно дополнительно передать из обмотки СН в ВН некоторую мощность (см. пояснения к рис.2,е). В комбинированном режиме передачи мощности автотрансформаторным путем ВН→СН и трансформаторным путем НН→СН (рис.2,д) ток в последовательной обмотке.
где РB QB - активная и реактивная мощности, передаваемые из ВН в СН. Нагрузка последовательной обмотки
Отсюда видно, что даже при передаче номинальной мощности SB=Sном последовательная обмотка не будет перегружена. В общей обмотке токи автотрансформаторного и трансформаторного режимов направлены одинаково: Io=Io(a)+I(т). Нагрузка общей обмотки So=UC(Io(a)+I(т)). Подставляя значения токов и производя преобразования, получаем:
где РH, QH - активная и реактивная мощности, передаваемые из обмотки НН в обмотку СН. Таким образом, комбинированный режим НН→СН, ВН→СН ограничивается загрузкой общей обмотки и может быть допущен при условии
Если значения cosφ на стороне ВН и НН незначительно отличаются друг от друга, то кажущиеся мощности можно складывать алгебраически и (6) упрощается
В комбинированном режиме передачи мощности из обмоток НН и СН в обмотку ВН распределение токов показано на рис.2,е. В общей обмотке ток автотрансформаторного режима направлен встречно току трансформаторного режима, поэтому загрузка обмотки значительно меньше допустимой и в пределе может быть равна нулю. В последовательной обмотке токи складываются, что может вызвать ее перегрузку. Этот режим ограничивается загрузкой последовательной обмотки
где Рс, Qс - активная и реактивная мощности на стороне СН; Рн, Qн - то же на стороне НН. Комбинированный режим НН→ВН, СН→ВН допустим, если
Если значения cosφ на стороне СН и НН незначительно отличаются друг от друга, то (9) упрощается
Возможны и другие комбинированные режимы: передача мощности из обмотки СН в обмотки НН и ВН или работа в понижающем режиме при передаче мощности из обмотки ВН в обмотки СН и НН. В этих случаях направления токов в обмотках изменяются на обратные по сравнению с рис.2,д,е, но приведенные рассуждения и расчетные формулы (6)-(11) останутся неизменными.
Рис.3. Схема включения трансформаторов токадля контроля нагрузки автотрансформатора Во всех случаях надо контролировать загрузку обмоток автотрансформатора. Ток в последовательной обмотке может контролироваться трансформатором тока ТА1, так как Iп=IB (рис.3). Трансформатор тока ТА2 контролирует ток на выводе обмотки СН, а для контроля тока в общей обмотке необходим трансформатор тока ТАО, встроенный непосредственно в эту обмотку. Допустимая нагрузка общей обмотки указывается в паспортных данных автотрансформатора.
Рис.4. Схема трехфазного трехобмоточного автотрансформатора Выводы, сделанные для однофазного трансформатора [формулы (4)-(11)], справедливы и для трехфазного трансформатора, схема которого показана на рис.4. Обмотки ВН и СН соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой, обмотки НН - в треугольник. К особенностям конструкции автотрансформаторов следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали, общей для обмоток ВН и СН. Объясняется это следующим. Если в системе с эффективно-заземленной нейтралью включить понижающий автотрансформатор с незаземленной нейтралью, то при замыкании на землю одной фазы в сети СН на последовательную обмотку этой фазы будет воздействовать полное напряжение UB/√З вместо (UB-UC)√3, напряжение выводов обмотки СН возрастет примерно до UB, резко увеличится напряжение, приложенное к обмоткам неповрежденных фаз. Аналогичная картина наблюдается в случае присоединения повышающего автотрансформатора с незаземленной нейтралью к системе с эффективно-заземленной нейтралью. Такие перенапряжения недопустимы, поэтому нейтрали всех автотрансформаторов глухо заземляются. В этом случае заземления на линии со стороны ВН или СН не вызывают опасных перенапряжений, однако в системах ВН и СН возрастают токи однофазного КЗ. Подводя итог всему сказанному, можно отметить следующие преимущества автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами той же мощности:
Недостатки автотрансформаторов:
www.gigavat.com ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор) - Практическая электроникаПомните, мы как-то с вами рассматривали Блок питания и даже делали его сами. Блок питания выдавал нам постоянное напряжение от нуля и до какого-то значения, которое, конечно же, зависит от крутизны блока питания. Согласитесь, очень удобная штука. Но есть один минус — он нам выдает только постоянное напряжение. Но, раз есть блок питания на постоянное напряжение, то должен быть блок питания и на переменное напряжение. И называется такой блок питания лабораторный автотрансформатор или сокращенно ЛАТР. Что это за вещь и с чем ее едят? Об этом и поведем речь в нашей статье. Латр — это тот же трансформатор. Он трансформирует переменное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины. Но фишка вся в том, что мы можем менять при необходимости напряжение на выходе ЛАТРа. ЛАТРы бывают: однофазные
и трехфазные
Трехфазный ЛАТР — это три однофазных ЛАТРа, запиханные в один корпус. Для нас трехфазные ЛАТРы не представляют практического интереса, поэтому будем рассматривать популярный однофазный ЛАТР латвийского производства РЕСАНТА (читается по-русски) марки TDGC2-0.5 kVA. Итак, что-то знакомое 0.5 kVA…Ах да, это же мощность! Но почему написать не просто Ватты, а Вольт умноженное на Амперы? Это трудная тема, но попробую объяснить в двух словах. Как вы знаете, в электронике и электротехнике используются такие элементы, как Конденсаторы, Катушки индуктивности и трансформаторы. В цепях с переменным током они ведут себя иначе, чем в цепях с постоянным током. И самое интересное, их сопротивление меняется от частоты, подаваемой на эти радиоэлементы. И если резистор в цепях с переменным током тупо нагревается при приличной силе тока, катушкам и кондерам хоть бы хны. Они обладают реактивным сопротивлением. Это очень интересное сопротивление, как-нибудь мы его с вами разберем. В свою же очередь резисторы обладают активным сопротивлением. Отсюда делаем небольшое умозаключение: так как кондеры и катушки с трансами обладают реактивным сопротивлением, значит они в радиоэлектронных цепях «рассеивают» реактивную мощность. Резисторы и другие нагрузки, не имеющие обмоток и кондеров рассеивают активную мощность. С помощью опытов и замудренных графиков электротехники пришли к выводу, что
Поэтому на трансах и ЛАТРах указывают именно полную мощность. И измеряется она в ВА (VA). Что-нибудь поняли? Да я и сам ничего не понял))) Гоу дальше… Дк вот, на этом ЛАТРе полная мощность — 500 ВА. Короче говоря, можно запитать пять стоваттных лампочек накаливания и ничего ему не будет. Сверху наш ЛАТР выглядит вот так: Мы видим крутилку, с помощью которой можем выставлять нужное напряжение. На лицевой стороне видим какое-то подобие вольтметра переменного напряжения. На клеммы слева заводим напряжение из розетки 220 Вольт, ну а с клемм справа выводим нужное нам напряжение, покрутив крутилку в нужном направлении ;-). Давайте побалуемся с лампочкой накаливания в 95 Ватт 220 Вольт. Для этого цепляем ее к клеммам справа. Интересно, при каком напряжении начинает светится спираль лампочки? Давайте узнаем! Крутим крутилку, пока не заметим слабое накаливание лампочки. Смотрим на шкалу крутилки. 35 Вольт! А вы знаете, что в США в розетке 110 Вольт ? Интересно, как бы светилась наша лампочка в США? Выставляем 110 Вольт. Светится, как говорится,в пол накала. А вот теперь зацените, как она светится при 220 Вольтах Дальше повышать напряжение нет смысла. Лампочку жалко. Если хотите выставить напряжение с большой точностью, то конечно же, здесь не обойтись без Мультиметра. Для этого ставим крутилку мультика на положение измерения переменного напряжения Цепляемся и меряем переменное напряжение. Заодно подгоняем с помощью крутилки ЛАТРа нужное напряжение Хочется также добавить пару слов о технике безопасности. Есть ЛАТРы без гальванической развязки. Это означает, что фазный провод из сети идет прямо на выход ЛАТРа. Схема ЛАТРа без гальванической развязки выглядит вот так: В этом случае на выходной клемме ЛАТРа может появиться напряжение сети 220 Вольт с вероятностью 50/50. Все зависит от того, как вы воткнете сетевую вилку ЛАТРа в розетку 220 Вольт. Если присмотреться к схемотехническому изображению на самой лицевой панели ЛАТРа, то можно увидеть, что клемма «Х» и «х» (те, которые два нижних) связаны между собой простым проводом: То есть если на клемме «Х» фаза, то и на клемме «х» тоже будет фаза! Вы ведь не будете каждый раз замерять фазу в розетке, чтобы воткнуть правильно вилку? Поэтому БУДЬТЕ крайне ОСТОРОЖНЫ! Старайтесь не задевать голыми руками выходные клеммы ЛАТРа! В принципе я задевал и ничего со мной такого не произошло. Дело оказалось в том, что у меня деревянный пол, который почти является диэлектриком. Замерял напряжение между мной и фазой — вышло около 40 Вольт. Поэтому я и не чувствовал эти 40 Вольт. Если бы я взялся одной рукой за батарею или встал бы голыми ногами на землю, а другой рукой взялся бы за выход «х» ЛАТРа, то меня тряхануло бы очень жОска, так как через меня прошли бы полноценные 220 Вольт. Есть также более безопасные виды ЛАТРов. В своем составе они имеют развязывающий трансформатор. Схема такого ЛАТРа выглядит примерно вот так: Как мы видим, фазный провод изолирован от выходных клемм такого ЛАТРа, благодаря трансформатору, принцип работы которого вы можете прочитать в этой статье. В этом случае нас может тряхануть, если мы на выходе ЛАТРа с помощью крутилки выставим высокое напряжение и возьмемся сразу за два выходных провода ЛАТРа. ЛАТР — штука мегаполезная. Я бы посоветовал начинающему электронщику ЛАТР на 500 ВА. Такие ЛАТРы очень компактные и удобные. Работает ЛАТР по принципу трансформатора. Чем меньше витков во вторичной обмотке, тем меньше напряжение на выходе. Когда мы крутим крутилку, мы добавляем витки, а следовательно и напряжение. Принцип работы транса подробно рассмотрен в этой статейке. Думаю, говорить про применение ЛАТРа нет смысла, так как он юзается везде, где надо понизить переменку или на крайняк чуточку повысить. www.ruselectronic.com Что такое автотрансформатор? - AsutppАвто трансформатор – это разновидность электрического трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотка представляют собой единое целое. Автотрансформатор: теоретические основыВ автотрансформаторе одна единственная обмотка используется в качестве как первичной, так и вторичной. Однако в двухобмоточных трансформаторах две различные обмотки используются и с первичной, и с вторичной целью. Схема такого автотрансформатора показана ниже:  Схема автотрансформатораОбмотка AB и общее число оборотов N1 считается первичной обмоткой. Такую обмотку отводят из точки C, а участок ВС рассматривается как вторичная обмотка. Давайте предположим, что число витков между точками B и C является N2. Если напряжение V1 проходит через обмотку на участке между A и C, тогда напряжение на отрезке 1 витка в данной обмотке составляет V1/N1. Таким образом, напряжение на участке ВС будет V1/N1*N2=V2, а значит, V2/V1=N2/N1=константа k. Так как участок обмотки BC рассматривается как вторичный, можно легко понять, что значение константы ′k′ является ни чем иным, как отношение напряжений данного автотрансформатора. Когда нагрузка дается на участок между вторичными клеммами, то есть между B и C, тогда показатель тока будет I2. Ток во вторичной обмотке или в общей обмотке – это перепад между I1 и I2. Видео: Автотрансформаторы и их применение Автотрансформатор и экономия потребления медиА сейчас мы обсудим экономию потребления меди в авто трансформаторе и сравним ее с показателями в обычном двухобмоточном электрическом силовом трансформаторе. Общеизвестно, что вес любой медной обмотки зависит от ее длины и поперечного сечения. Опять же, длина проводника в обмотке пропорциональна числу его оборотов и типу его сечения (площадь поперечного сечения зависит от номинального тока). Таким образом, вес меди в обмотке прямо пропорционален числу оборотов и показателю номинального тока обмотки. Итак, вес меди в сечении, где проходит переменный ток, пропорционален (N1 – N2) I1 и, аналогично, вес меди на участке BC пропорционален N2 (I2 – I1), то есть, общий вес меди в обмотке автотрансформатора пропорционален: (N1 – N2) I1 + N2 (I2 – I1) ⇒ N1I1 – N2I1 + N2I2 – N2I1 ⇒ N1I1 + N2I2 – 2N2I1 ⇒ 2N1I1 – 2N2I1 (поскольку N1I1 = N2I2) ⇒ 2 ( N1I1 – N2I1 ). Аналогичным образом можно доказать, что удельный вес меди в двухобмоточном трансформаторе пропорционален: N1I1 + N2I2⇒ 2N1I1 (поскольку в трансформаторе N1I1 = N2I2) Давайте предположим, что Wa и WTW являются показателями веса меди в авто трансформаторе и двухобмоточном трансформаторе соответственно, а значит:  ФормулыЭкономия потребления меди в авто трансформаторе по сравнению с двухобмоточным равна:⇒ WTW – Wa = kWtw Однофазный трансформатор 400/220 киловольт Однофазный трансформатор 400/220KVАвтотрансформатор использует только одну обмотку в каждой фазе по сравнению с двумя совершенно отдельными обмотками в обычном силовом трансформаторе.Преимущества использования авто трансформатора Для коэффициента трансформации 2 размер авто трансформатора будет составлять приблизительно 50% от соответствующего размера 2 в случае с обычным обмоточным трансформатором. Для коэффициента трансформации, скажем, 20, размер должен быть около 95%. Экономия в стоимости, конечно же, будет составлять не аналогичную пропорцию. Экономия затрат весьма заметна тогда, когда коэффициент трансформации является низким, то есть менее 2. Недостатки использования авто трансформатора
www.asutpp.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Лабораторный автотрансформатор может быть дополнен выпрямительным мостом на мощных диодах, при этом на выходе получаем регулируемое постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.
. (113)
. (114)Расчетная мощность определяет габариты автотрансформатора и зависит от коэффициента трансформации:
, (115)
— отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток.Из (115) следует, что автотрансформатор при небольших коэффициентах трансформации требует меньше активных материалов. Поэтому при одинаковой проходной мощности применение автотрансформаторов выгоднее — они имеют меньшую стоимость и несколько лучшие энергетические показатели.
n1 - частота вращения магнитного поля f – частота напряжения сети, p – число пар полюсов в машине. При промышленной частоте f = 50 Гц частота вращения магнитного поля определяется как n1 = 3000/р.
S - cскольжение – это относительная разность частот вращения или угловых скоростей магнитного поля и ротора, n2 – частота вращения ротора, 
и 
- угловые скорости вращения магнитного поля и ротора.Допущения: магнитное поле, создаваемое обмоткой статора - чисто синусоидальное.Емкостным эффектом пренебрегаем, то ток - индуктивный, т.е. момент в АД создается только активной составляющей тока.
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
