Что такое типовая мощность автотрансформатора

Параметры схемы замещения трансформаторов

В электрических сетях используются различные виды трансформаторов: двухобмоточные, трёхобмоточные, автотрансформаторы, трансформаторы с расщеплением обмоток сторон. В зависимости от вида трансформаторы представляются различными схемами замещения.

Двухобмоточный трансформатор

Условное обозначение двухобмоточного трансформатора и его схема замещения приведены на рис. 1 [1].

Рис. 1. Условное обозначение двухобмоточного трансформатора и его схема замещения

Активное RT и реактивное XT сопротивления трансформатора являются суммой активных и реактивных сопротивлений рассеяния обмотки высшего напряжения и низшего напряжения, причём величины сопротивления приводятся к одной из сторон.

В поперечной ветви схемы замещения трансформатора находятся активная GT и реактивная проводимости ВT.

При этом проводимости обычно подключают со стороны питания: для повышающих трансформаторов – со стороны низшего напряжений, для понижающих – со стороны высшего напряжения.

В приведённой на рис. 1 схеме замещения отсутствует идеальный трансформатор, поэтому одно из напряжения является приведённым к напряжению другой стороны.

Величина активного сопротивления трансформатора RT в Ом определяется из паспортных данных по выражению

$$ R_T = \Delta P_\textrm{к} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}}, $$

где ΔPк – потери активной мощности в режиме холостого хода, Вт;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Величина реактивного сопротивления трансформатора XT в Ом определяется из паспортных данных по выражению

$$ X_T = \frac{U_\textrm{к}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, $$

где Uк – напряжение короткого замыкания, %;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Величина активной проводимости трансформатора GT в См определяется из паспортных данных по выражению

$$ G_T = \frac{\Delta P_\textrm{х}}{U2_\textrm{ном}}, $$

где ΔPх – потери активной мощности в режиме холостого хода, Вт;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В.

Величина реактивной проводимости трансформатора BT в См определяется из паспортных данных по выражению

$$ B_T = \frac{I_\textrm{х}}{100\%} \cdot \frac{S_\textrm{ном}}{U2_\textrm{ном}}, $$

где Iх – ток холостого хода трансформатора, %;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Трёхобмоточный трансформатор

Условное обозначение трёхобмоточного трансформатора и его схема замещения приведены на рис. 2 [1].

Рис. 2. Условное обозначение трёхобмоточного трансформатора и его схема замещения

Параметры схемы замещения рассчитываются исходя из паспортных данных трансформатора. Активные сопротивления R обмоток сторон рассчитываются по следующим выражениям

$$ R_\textrm{в} = \Delta P_\textrm{к,в} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}}, R_\textrm{с} = \Delta P_\textrm{к,с} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}}, R_\textrm{н} = \Delta P_\textrm{к,н} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}}, $$

где Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА;
ΔРк,в = 0,5 ∙ (ΔРк,вн + ΔРк,вс + ΔРк,сн);
ΔРк,с = 0,5 ∙ (ΔРк,вс + ΔРк,сн + ΔРк,вн);
ΔРк,н = 0,5 ∙ (ΔРк,вн + ΔРк,сн + ΔРк,вс);
ΔPк,вн, ΔPк,вс, ΔPк,сн – мощности короткого замыкания при закороченных обмотках сторон высшего и низшего, высшего и среднего и среднего и низшего напряжений соответственно, Вт.

Реактивные сопротивления X сторон рассчитываются по следующим выражениям

$$ X_\textrm{в} = \frac{U_\textrm{к,в}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, X_\textrm{с} = \frac{U_\textrm{к,с}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, X_\textrm{н} = \frac{U_\textrm{к,н}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, $$

где Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА;
Uк,в = 0,5 ∙ (Uк,вн + Uк,вс + Uк,сн);
Uк,с = 0,5 ∙ (Uк,вс + Uк,сн + Uк,вн);
Uк,н = 0,5 ∙ (Uк,вн + Uк,сн + Uк,вс);
Uк,вн, Uк,вс, Uк,сн – напряжения короткого замыкания при закороченных обмотках сторон высшего и низшего, высшего и среднего и среднего и низшего напряжений соответственно, %.

Если в паспортных данных задано только одно значение мощности короткого замыкания ∆Рк (обычно для обмоток сторон высшего и среднего напряжения ∆Рк,вс), то потери мощности в каждой обмотке определяются по следующим выражениям:

$$ \begin{cases} \Delta P_\textrm{к,вс} = \Delta P_\textrm{к,в} + \Delta P_\textrm{к,с} \\ \Delta P_\textrm{к,в} / \Delta P_\textrm{к,с} = S_\textrm{с,ном} / S_\textrm{в,ном} \\ \Delta P_\textrm{к,в} / \Delta P_\textrm{к,н} = S_\textrm{н,ном} / S_\textrm{в,ном} \end{cases} $$

где Sв,ном, Sс,ном, Sн,ном – номинальные мощности сторон трансформатора.

Проводимости трёхобмоточного трансформатора рассчитываются аналогично проводимостям двухобмоточных трансформаторов.

Двухобмоточный трансформатор с расщеплением обмотки низшего напряжения

Условное обозначение двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки низшего напряжения и его схема замещения приведены на рис. 3.

Рис. 3. Условное обозначение двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки низшего напряжения и его схема замещения

Параметры схемы замещения рассчитываются исходя из паспортных данных трансформатора. Активные сопротивления R обмоток сторон рассчитываются по следующим выражениям

Rнн1 = Rнн2 = Rобщ, Rв = 0,5 Rобщ,

где $ R_\textrm{общ} = \Delta P_\textrm{к} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}} $;
ΔРк – потери активной мощности в режиме холостого хода, Вт;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Для определения индуктивных сопротивлений обмоток необходим учёт расположения обмоток на магнитопроводе. Для группы однофазных трансформаторов

Хв = 0, Хнн1 = Хнн2 = 2 Хобщ.

где $ X_\textrm{общ} = \frac{U_\textrm{к}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, $,
Uк – напряжение короткого замыкания, %;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Для трехфазных трансформаторов

Хв = 0,125 Хобщ   и   Хнн1 = Хнн2 = 1,75 Хобщ,

где Xобщ рассчитывается аналогично вышеприведённому выражению.

Автотрансформатор

Условное обозначение автотрансформатора и его схема замещения приведены на рис. 4 [1].

Рис. 4. Условное обозначение двухобмоточного автотрансформатора и его схема замещения

Параметры схемы замещения автотрансформатора рассчитываются аналогично трёхобмоточному трансформатору. Отличие расчёта параметров схемы замещения автотрансформатора может заключаться в том, что часть паспортных данных может быть приведена к типовой мощности, определяемой коэффициентом выгодности α. Типовой мощностью автотрансформатора называется та мощность, которая передаётся электромагнитным путём.

Если в паспортных данных параметры ΔРк,вн, ΔРк,сн, Uк,вн и Uк,сн приведены к типовой мощности автотрансформатора, то их следует пересчитать к номинальной мощности автотрансформатора по следующим выражениям

$$ \Delta P_\textrm{к,вн} = \frac{\Delta P’_\textrm{к,вн}}{\alpha2}; \Delta P_\textrm{к,сн} = \frac{\Delta P’_\textrm{к,сн}}{\alpha2}; $$

$$ U_\textrm{к,вн} = \frac{U’_\textrm{к,вн}}{\alpha}; U_\textrm{к,сн} = \frac{U’_\textrm{к,сн}}{\alpha}, $$

где «’» обозначает, что данные параметры приведены к типовой мощности.

Список использованной литературы

1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 592 с.

Если вам нравится наш контент, помогите в развитии сайта.

Источник: https://faultan.ru/simulation/eqparams/transformer/

Программа Расчета Автотрансформатора

Программа Расчета Автотрансформатора Rating: 7,9/10 2877 reviews

РАСЧЕТ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ ПО ВЕТВЯМ ОБМОТКИ. ТИПОВАЯ МОЩНОСТЬ Автотрансформатором называется такой трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют общую часть (ГОСТ 11677—65), т. У которого имеется лишь одна обмотка, причем часть ее витков является общей для первичной и вторичной цепей.

Последние темы. Правила конференции faq по конференции. Программа для упрощенного расчета трансформаторов в радиолюбительской практике сделана.

1. Приветствую всех форумчан! Сегодня в теме Расчёт импульсного трансформатора прошла реклама моих программ. Я посчитал нужным зарегистрироваться и создать здесь тему по своим программам. Чтобы вам не ходить на другие форумы за программами и с вопросами.
2. Название: Программа для расчета сварочных трансформаторов; Файл: n8.doc; Дата: 00:16.

8.1 Принципиальная схема однофазного понижающего автотрансформатора с включенной нагрузкой Принцип действия и режим холостого хода автотрансформатора не отличаются от таковых у обычного двухобмоточного трансформатора. Некоторые особенности расчета автотрансформатора имеют место в режиме нагрузки, при котором нагрузочные токи распределяются по обмотке таким образом, что в общей части обмотки течет ток, равный разности первичного и вторичного нагрузочных токов.

Благодаря этому типовая (расчетная) мощность автотрансформатора становится меньше проходной и поэтому автотрансформатор в принципе по расходу активных материалов экономичнее трансформатора. Однако степень экономичности автотрансформатора зависит от коэффициента трансформации, о чем будет сказано ниже. Автотрансформаторы, так же как и трансформаторы, могут быть повышающими и понижающими.

В качестве примера может быть рассмотрена схема однофазного понижающего автотрансформатора (рис.

Пусть на обычном замкнутом магнитопроводе, применяющемся для трансформаторов, будет насажена обмотка с числом витков, и от этой обмотки выведено ответвление таким образом, что между этим ответвлением и началом обмотки число витков будет ω 2. Если ко всей обмотке с числом витков ω 1 подвести первичное напряжение U 1, то на части обмотки с числом витков появится некоторое ω 2 вторичное напряжение U 2.

Значение вторичного напряжения может быть определено, так же как и для трансформатора, по общей формуле для коэффициента трансформации К (пренебрегая падением напряжения), откуда. Для выяснения распределения нагрузочных токов по обмотке следует более подробно рассмотреть режим нагрузки автотрансформатора. При включении со вторичной стороны некоторого приемника электроэнергии Z H, как это показано на рис.

8.1, во вторичной цепи потечет нагрузочный ток I 2. При этом будет расходоваться некоторая мощность S 2=U 2 I 2. Эта мощность называется проходной мощностью (она соответствует номинальной мощности S трансформатора).

Если пренебречь потерями энергии в автотрансформаторе, то согласно закону сохранения энергии из питающей сети должна поступать первичная мощность S 1, равная мощности S 2. Следовательно, в первичной цепи должен возникнуть нагрузочный ток I 1.

Таким образом, S 1=U 1 I 1=U 2 I 2=S 2 Ответвление обмотки в точке а делит обмотку на два участка: а—X — общий для первичной и вторичной сторон и А—а — сериесный (последовательный).

Определим нагрузочные токи в каждом из участков. Как видно из рис. 8.1, в сериесном участке А—а течет ток I 1. Ток Iа-х общей части равен геометрической сумме токов I 1 и I 2, которые противоположны друг другу (см.

Следовательно, если пренебречь током холостого хода, то ток Iа—х будет численно равен арифметической разности вторичного и первичного нагрузочных токов, т. Iа-х = I 2 — I 1 (ток I 2I 1, так как трансформатор понижающий).

Как видно из рисунка, направления токов в общем и сериесном участках будут противоположны друг другу.

Можно показать, что мощности обоих участков обмотки S A-a и S a-x равны между собой. Для сериесного участка обмотки S A-a = (U 1 – U 2 )I 1 =U 1 I 1 – U 2 I 1 для общего участка S a-X = U 2(I 2 – I 1 )=U 2 I 2 – U 2 I 1 Так как U 2 I 1= U 2 I 2, то нетрудно видеть, что S A-a= S a-X.

Аналогичный результат получился бы и для повышающего автотрансформатора. В связи с тем что сериесный и общий участок обмотки равны по мощности и их н.

Направлены в противоположные стороны, эти участки можно рассматривать как первичную и вторичную обмотки трансформатора, имеющего некоторую мощность S T, равную мощности каждого из участков.

Программа Расчета Трансформатора Тесла

Эта мощность является расчетной или типовой мощностью автотрансформатора. Типовой мощностью автотрансформатора называется такая его мощность, которая передается из первичной цепи во вторичную электромагнитным путем.

Таким путем в автотрансформаторе преобразовывается лишь часть энергии, подводимой к его первичной стороне, а остальная часть передается вторичной стороне непосредственно через гальваническую связь между обеими сторонами (цепями).

Очень важным в отношении применения автотрансформатора является то обстоятельство, что его типовая мощность S T всегда меньше его номинальной (проходной) мощности S HOM, благодаря чему автотрансформатор является более дешевым аппаратом, чем трансформатор на ту же номинальную мощность S HOM. Отношение типовой мощности к номинальной называется коэффициентом выгодности автотрансформатора K ат.

Для понижающего ( U 1 U 2) автотрансформатора (8.1) Для повышающего ( U 2 U 1) автотрансформатора где К =U BH/U HH — коэффициент трансформации (отношение большего-напряжения к меньшему). Коэффициенту выгодности автотрансформатора можно также дать следующее определение: коэффициент выгодности равен разности первичного и вторичного напряжений, отнесенной к наибольшему из этих напряжений.

Это означает, что типовая мощность автотрансформатора, определяющая его размеры и вес активных материалов, может быть выбрана в 1/Kат раз меньше его проходной мощности. Однако ощутимый в смысле экономии материалов эффект от применения автотрансформатора вместо трансформатора получается, как это видно из формулы для Кат, только при значениях коэффициента трансформации К, близких к 1. Если взять для примера понижающий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 220/127 в, т.

У которого К = 220/127 = = 1,73, то коэффициент выгодности в этом случае будет. Это значит, что типовая мощность такого автотрансформатора будет составлять всего 0,42 от его проходной мощности. 8.

2 Регулировочный автотрансформатор типа РНО: 1 — ручка регулятора; 2 — щеткодержа тель; 3 — обмотка В случае большего коэффициента трансформации, например К =20000/400=50 — коэффициент выгодности будет уже и выгоды от применения автотрансформатора уже почти никакой не будет. С другой стороны, при больших значениях К применение автотрансформаторов становится недопустимым.

Это происходит потому, что первичная и вторичная цепи электрически соединены между собой, вследствие чего уровень изоляции сети низшего напряжения (не имеющей заземленной нулевой точки) и всех присоединенных к ней электрических приборов, машин и аппаратов должен быть таким же, как и для сети высшего напряжения, что совершенно нецелесообразно.

Кроме того, по условиям безопасности электрических установок недопустима связь низковольтных сетей, доступных для прикосновения человека, с сетями, находящимися под высоким напряжением. Исходя из приведенных соображений, автотрансформаторы применяются главным образом в тех случаях, когда требуется изменить напряжение в небольших пределах и когда можно ограничиться одним и тем же классом напряжения в первичной и вторичной цепях.

Для крупных силовых автотрансформаторов согласно ОСТ 11677—65 предусмотрено их трехобмоточное исполнение, при котором обмотки ВН и СН выполнены по автотрансформаторной схеме, а обмотка НН — отдельной, т. Не связанной с обмотками ВН и СН.

Программа Расчета Трансформатора Импульсного Блока Питания

Причем в трехфазном автотрансформаторе обмотка НН соединена в схему треугольник для гашения третьей гармоники магнитного потока. Трехобмоточные автотрансформаторы применяются на распределительных подстанциях с подключением к трем линиям электропередачи с разными напряжениями. Автотрансформаторы с несколькими ответвлениями особенно удобно применять для регулирования напряжения. 8.2 изображен регулировочный автотрансформатор типа РНО.

Расчет электрических цепей Расчет различных параметров электрических цепей постоянного и переменного тока Калькулятор расчета тока в однофазных и трехфазных сетях Расчет тока в цепях однофазного или трехфазного тока.

Калькулятор расчета делителя напряжения Расчет выходного напряжение электрической цепи с резистивным или ёмкостным делителем напряжения. Реактивное сопротивление катушки индуктивности, онлайн расчет Расчет реактивного сопротивления катушки индуктивности в цепи переменного тока.

Ток нагрузки, онлайн расчет Расчет тока нагрузки для однофазных и трехфазных цепей переменного тока. Сколько заряжать аккумулятор, онлайн расчет Рассчитать сколько времени нужно для зарядки аккумулятор.

Источник: https://bestruwish.netlify.app/category-15/programma-rascheta-avtotransformatora.html

Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 17 )

Расчетная длина поперечного поля рассеяния Нр приближенно может быть принята равной расстоянию от стержня магнитопровода до стенки бака в предположении, что остальная часть потока рассеяния замыкается через стальные детали конструкции и поэтому встречает в этих местах относительно малое сопротивление.

Тогда дополнительное осевое усилие

(7.7)

где m — множитель, зависящий от характера несимметрий, т = 1 при одностороннем отключении витков (укорочение обмотки НН на H1); m = 4 при отключении регулировочных витков в середине обмотки ВН или при двустороннем укорочении обмотки НН по Н1 /2 с каждой стороны.

Рис. 7.9 Возникновение осевых усилий в следствии несимметричного расположения намагничивающих сил в концентрических обмотках

Общее осевое усилие Foc (рис 7.9) для каждой из обмоток будет равно сумме или разности обеих составляющих в зависимости от местонахождения несимметрии в каждой из обмоток.

Для наиболее часто встречающегося случая – двустороннего укорочения обмотки НН (слоевая, или винтовая, обмотка) и выключения регулировочных витков в середине обмотки ВН общее осевое усилие Fос будет равно: для обмотки НН — сумме, а для обмотки ВН — разности основного и дополнительного осевых усилий, т. е.

(7.8)

Причем для обмотки НН это усилие будет сжимающим с наибольшим его значением в середине обмотки, а для обмотки ВН — усилие, с каким эта обмотка будет давить через ярмовую изоляцию на ярмовые балки. В связи с этим прочность ярмовых балок должна быть рассчитана на это усилие.

В самих обмотках должно быть определено механическое напряжение в витках и прокладках, сравнивая их с допустимыми величинами.

Контрольные вопросы

Что такое поперечный поток рассеяния и отчего он возникает? Отчего возникают механические усилия в обмотках трансформатора? Какие усилия и в каких случаях они становятся опасными для обмоток и других частей трансформатора?

Расчет специальных трансформаторов

§ 8.1. РАСЧЕТ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ ПО ВЕТВЯМ ОБМОТКИ. ТИПОВАЯ МОЩНОСТЬ

Автотрансформатором называется такой трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют общую часть (ГОСТ 11677—65), т. е. у которого имеется лишь одна обмотка, причем часть ее витков является общей для первичной и вторичной цепей.

Рис. 8.1 Принципиальная схема однофазного понижающего автотрансформатора с включенной нагрузкой

Принцип действия и режим холостого хода автотрансформатора не отличаются от таковых у обычного двухобмоточного трансформатора.

Некоторые особенности расчета автотрансформатора имеют место в режиме нагрузки, при котором нагрузочные токи распределяются по обмотке таким образом, что в общей части обмотки течет ток, равный разности первичного и вторичного нагрузочных токов. Благодаря этому типовая (расчетная) мощность автотрансформатора становится меньше проходной и поэтому автотрансформатор в принципе по расходу

активных материалов экономичнее трансформатора. Однако степень экономичности автотрансформатора зависит от коэффициента трансформации, о чем будет сказано ниже.

Автотрансформаторы, так же как и трансформаторы, могут быть повышающими и понижающими.

В качестве примера может быть рассмотрена схема однофазного понижающего автотрансформатора (рис. 8.1).

Пусть на обычном замкнутом магнитопроводе, применяющемся для трансформаторов, будет насажена обмотка с числом витков, и от этой обмотки выведено ответвление таким образом, что между этим ответвлением и началом обмотки число витков будет ω2.

Если ко всей обмотке с числом витков ω1 подвести первичное напряжение U1, то на части обмотки с числом витков появится некоторое ω2 вторичное напряжение U2 . Значение вторичного напряжения может быть определено, так же как и для трансформатора, по общей формуле для коэффициента трансформации К (пренебрегая падением напряжения)

,

откуда

.

Для выяснения распределения нагрузочных токов по обмотке следует более подробно рассмотреть режим нагрузки автотрансформатора.

При включении со вторичной стороны некоторого приемника электроэнергии ZH, как это показано на рис. 8.1, во вторичной цепи потечет нагрузочный ток I2. При этом будет расходоваться некоторая мощность S2=U2 I2.

Эта мощность называется проходной мощностью (она соответствует номинальной мощности S трансформатора). Если пренебречь потерями энергии в автотрансформаторе, то согласно закону сохранения энергии из питающей сети должна поступать первичная мощность S1, равная мощности S2.

Следовательно, в первичной цепи должен возникнуть нагрузочный ток I1.

Таким образом,

Источник: https://pandia.ru/text/80/147/48076-17.php

Что такое автотрансформатор(ЛАТР)

Автотрансформатор – это разновидность трансформатора, имеющего одну обмотку на многослойном сердечнике. Он похож на двухобмоточный трансформатор, но отличается тем, что часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной сторон. В состоянии нагрузки часть тока передаётся непосредственно от источника питания, а оставшаяся часть – от действия самого устройства. Таким образом, прибор действует в качестве регулятора напряжения.

Лабораторный автотрансформатор(ЛАТР)

Конструкция и принцип работы

Автотрансформатор используется для регулировки линейных напряжений, чтобы либо изменить значение, либо сохранить его постоянным. Если регулировка производится на небольшую величину, то коэффициент трансформации также невелик, а токи в первичной и вторичной обмотках практически одинаковы. Следовательно, та часть обмотки, которая обуславливает разницу между двумя токами, может быть изготовлена ​​из проводника намного меньшего размера.

Диапазон управления, значение индуктивности рассеяния и габаритный размер (из-за того, что вторая обмотка отсутствует) автотрансформатора при необходимой величине реактивной или активной мощности меньше, чем у трансформаторов, у которых присутствует двойная обмотка.

Обе обмотки – первичная и вторичная – соединены между собой как электрически, так и магнитно, а также имеют общий магнитопровод. Часть первичной части обмотки соединяется с источником питания переменного тока. Таким образом, в результате простого реверсирования соединений можно легко повышать или понижать напряжения питания.

При протекании исходного тока через одну обмотку в одном направлении, ток во вторичной обмотке движется в противоположную сторону. Автотрансформатор имеет несколько точек отбора потенциала вдоль обмотки.

Конструкция однофазного автотрансформатора

Режимы работы

1. В автотрансформаторных режимах (а) возможна передача номинальной мощности из обмотки ВН в обмотку НН или наоборот. В обоих режимах последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо.
2. В трансформаторных режимах возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более чем на Sтип. В этих режимах АТ недогружен, что допустимо, но неэкономично.
3. В комбинированном режиме (б) возможна передача мощности не более S тип из сети НН в сеть ВН и при этом ( Sном ­Sтип) автотрансформаторным путем из сети СН в сеть ВН. Этот режим является допустимым и экономичным, т.к. общей обмотки может в пределе равной 0, а через АТ в сумме передается Sном.

Также читайте:  Что такое высоковольтный разъединитель

Выбор оптимального режима работы важен для трёхфазных устройств.

Они используются для непрерывной регулировки параметров с малыми потерями. Этот компонент обеспечивает пользователям наилучшую точность регулировки при минимальных потерях и, следовательно, при пониженном тепловыделении. Для трёхфазного тока данный эффект достигается с помощью механических соединений трёх управляющих трансформаторов.

Конструкция скользящих токосъёмников выполняется такой, чтобы обеспечить надёжный выходной контакт и – при срабатывании – одновременную очистку контактной дорожки. Используются угольные щётки, которые могут вращаться или перемещаться возвратно-поступательно.

Переменный автотрансформатор имеет несколько первичных обмоток для создания вторичного напряжения, которое регулируется в диапазоне от нескольких вольт до долей вольт за оборот. Это достигается благодаря тому, что угольная щётка или ползунок находятся в контакте с одним или несколькими витками первичной обмотки. Поскольку витки первичной катушки равномерно распределены по её длине, то выходное значение пропорционально угловому вращению щётки.

Классификация видов

Как правило, рассматриваемые устройства используются в промышленных и бытовых применениях, которые рассчитаны на низкое энергопотребление. Они эффективны также для соединения систем, работающих при разных значениях напряжения. Этим объясняется разнообразие видов автотрансформаторов.

Рассматриваемые изделия различают:

1. По степени внешней защиты корпуса – устройства, предназначенные для функционирования снаружи, снабжаются водонепроницаемым корпусом.
2. По техническим характеристикам – диапазону рабочих частот, значениям максимального первичного и вторичного напряжения, наибольшему вторичному току, мощности и температуре.
3. По типу электрической сети, в которой они функционируют – одно – или трёхфазной.

   Однофазный(слева) и трёхфазный(справа)

4. По значению выходного напряжения автотрансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Особый класс образуют устройства со скользящими отводами. Важной характеристикой, которую учитывают при выборе, является тип сердечника – ламинированный, сплит и тороидальный.

   1а – трансформатор, 1б – понижающий, 1в – повышающий

Основные виды автотрансформаторов

• ВУ-25-Б —  служит для уравнивания вторичных токов в дифференциальных защитах силовых трансформаторов.
• АТД— мощность 25 Вт, долго насыщается, имеет старую конструкцию и поэтому используется очень редко.
• ЛАТР-1 —  предназначен в сетях с напряжением 127 В.
• ЛАТР-2 — применяется с напряжением 220 В.
• ДАТР-1 —  предназначен для малых нагрузок.
• РНО — предназначен для больших нагрузок.
• АТЦН —  применяется в измерительных телеустройствах.

Расшифровка основных параметров

Обмотки обозначаются, как правило, заглавными буквами (А, B, C и т.д.), в то время как общее нейтральное соединение обозначается N или n. Для вторичных ответвлений номера цифровых индексов используются для всех точек ответвления вдоль первичной обмотки. А индексы обычно начинаются с цифры «1» и продолжаются с возрастанием.

https://www.youtube.com/watch?v=Td-YKMzrm_o

Обозначение бытовых автотрансформаторов отечественного производства, изготавливаемых по ГОСТ 7518-83, включает в себя:

• Буквенные индексы, которые определяют класс устройства – переходные (АПБ) или регулировочные (АРБ);
• Номинал реактивной мощности, кВА, на которую рассчитаны обмотки.

ГОСТ 7518-83 предусматривает указание наибольшего напряжения на вторичной обмотке отдельно при отсутствии и наличии внешней нагрузки.

Отдельная маркировки принята для лабораторных автотрансформаторов – ЛАТРов: после буквенного обозначения указывается номинальная мощность прибора в кВт.

Как определить цену

На стоимость влияют следующие характеристики – реактивная мощность, количество отводов, диапазон регулирования напряжения, класс точности прибора.  При этом переменные автотрансформаторы стоят дороже, чем устройства со стационарными отводами. Ценовые интервалы, действительные на текущий год таковы:

• Для переходных – 800012000 руб.;
• Для регулировочных – 25008000 руб.;
• Для ЛАТРов – 35008200 руб.

Где используются

Основными областями применения устройств являются:

1. Компенсация падения потенциала в распределительных системах, которое производится повышением значений напряжения питания.
2. Системы управления асинхронных и синхронных двигателей, где наличие автотрансформатора с несколькими ответвлениями облегчает запуск.
3. В условиях исследовательских лабораторий, когда требуется варьировать электрические переменные в широких пределах.

Данные устройства используются также для регулировки яркости света; такие приборы называют диммерами. В этих случаях особое внимание уделяют правильному подбору предохранителей, в противном случае более высокое напряжение питания может оказаться на вторичных клеммах.

Преимущества и недостатки

Автотрансформатор использует только одну обмотку на фазу. Этим объясняются его достоинства и ограничения.

Преимущества:

1. Для коэффициента трансформации, равного двум, габариты изделия будет приблизительно вполовину меньше, чем соответствующие размеры двухобмоточного трансформатора. С уменьшением коэффициента трансформации снижение габаритных размеров будет меньше.
2. Автотрансформатор эффективнее, чем обычный двухобмоточный. Это происходит из-за меньших значений омических потерь и потерь в сердечнике.
3. Трансформаторы описываемого класса отличаются лучшим регулированием напряжения, что связано со сниженным падением напряжения, и с уменьшением реактивного сопротивления в одиночной обмотке.

Недостатки:

1. Из-за наличия электрической проводимости в первичной и вторичной обмотке нагрузка на низковольтную цепь возрастает. Чтобы избежать пробоя, приходится проектировать устройство с достаточным запасом по передаваемой мощности.
2. Поток рассеяния между первичной и вторичной обмотками мал и, следовательно, полное сопротивление – низкое. При возникшей неисправности это приведёт к более сильным токам короткого замыкания.
3. Соединения на первичной и вторичной обмотке должны быть одинаковыми (за исключением случаев использования соединений типа «звезда»). Таким образом, при реализации другого типа соединения – «треугольник-треугольник»  – возникнут осложнения, обусловленные  изменением угла первичной и вторичной фазы.
4. В случае соединения по схеме «звезда-звезда» при общей нейтрали её заземление возможно только с одной стороны. Это усложняет уравновешивание электромагнитного баланса обмотки при наличии нескольких отводов разного напряжения.

Автотрансформаторы эффективнее в применении с устройствами, выходная реактивная мощность которых при эксплуатации мало изменяется. В этом случае для их изготовления требуется меньше дефицитной меди, потери в сердечнике невелики, а изменение напряжения происходит быстрее, чем у двухобмоточных приборов той же мощности.

Источник: https://ofaze.ru/elektrooborudovanie/latr

Автотрансформаторы

В трансформаторе первичная и вторичная обмотки с напряжением U1и U2имеют токи I1и I2, протекающие в противоположных направлениях. В автотрансформаторе соединения делают возможным использовать часть первичной обмотки в качестве вторичной и понизить напряжение во вторичной обмотке до U2 ( cм.рис. ). При этом сама первичная обмотка включает в себя вторичную и дополнительную часть с напряжением (U1 — U2).

Ток, протекающий в общей части обмотки автотрансформатора, является разностью двух токов (I2 — I1). Поэтому общая часть обмотки может быть изготовлена из провода меньшего сечения, рассчитанного на разность токов (I2 — I1) вместо полного тока I2. С другой стороны, первичная обмотка, имеющая более высокое напряжение, как бы уменьшена до последовательной части автотрансформатора, имеющей n1 — n2 витков вместо полного числа витков n1.

Следовательно, первичная обмотка уменьшается пропорционально величине (n1-n2)/n1, а вторичная пропорционально ( I1-I2)/I2.   Это позволяет получить экономию активных материалов и размеров. Автотрансформаторы применяются в сетях от низкого напряжения, например, в распределительных сетях 110В и 220 В, и вплоть до очень высоких напряжений: 500 (525), 750 (787) и 1150 (1200) кВ (в скобках — наибольшее рабочее напряжение).

Существует несколько типов автотрансформаторов в зависимости от их применения: ♦ Для связи между двумя системами различного напряжения, возможно с регулированием напряжения; ♦ Для регулирования напряжения трансформатора в широких пределах, при этом вторичным является низкое напряжение, например в трансформаторах, питающих электрические печи, выпрямители для электролиза и (или) тяги;

♦ Для питания синхронных или асинхронных двигателей пониженным напряжением при их запуске.

Эквивалентные размеры

Для сравнения трансформаторов с различными характеристиками, таким, как мощность, регулирование напряжения обмотки, используется двухобмоточный эквивалент. Для обмотки или части обмотки мощность определяется произведением максимального тока и максимального напряжения в условиях эксплуатации. Для всего трансформатора двухобмоточный эквивалент будет иметь мощность, равную полусумме мощностей всех обмоток.

Трансформатор с двумя обмотками, без регулирования и при неизменном напряжении имеет эквивалентную мощность, равную мощности каждой из его обмогок. В случае введения регулирования в одной из обмоток и при полной требуемой мощности на каждом ответвлении, эквивалентная двухобмоточная мощность увеличивается на величину мощности дополнительной регулировочной обмотки.

Для сравнения автотрансформаторов и трансформаторов приняты такие понятия как «проходная» (Sap) и «типовая» (St) мощности автотрансформатора. Проходная мощность — мощность, передаваемая автотрансформатором во вторичную сеть, типовая мощность — мощность двухобмоточного трансформатора, имеющего размеры данного автотрансформатора. Выгоды, которые дает автотрансформатор за счет совмещения обмоток, видны из схемы на рис. 6.1.

    Благодаря автотрансформаторному соединению обе обмотки уменьшаются в размерах в одинаковой пропорции либо за счет уменьшения числа витков при том же сечении провода, либо за счет уменьшения сечения провода при том же числе витков. Такой автотрансформатор передает ту же мощность Snp, что и исходный трансформатор, имеющий то же соотношение напряжений.

Однако, типовая мощность автотрансформатора — эквивалентная двухобмоточная мощность St, которая определяет физические размеры, будет соотноситься с проходной мощностью Snp как   Отсюда видно, что по мере уменьшения к12  величина р также уменьшается, стремясь к нулю, когда к12 приближается к единице.

Это имеет место благодаря тому, что в трансформаторе вся энергия трансформируется из первичной обмотки во вторичную, тогда как в автотрансформаторе только часть всей энергии трансформируется, а другая часть передается непосредственно из системы одного напряжения в систему другого напряжения без трансформации. Чем ближе значения напряжения двух систем, тем большая выгода достигается с помощью автотрансформатора. Наиболее часто значения коэффициента выгодности находятся в пределах 0,3—0,7. В таблице 6.1 приведены значения коэффициентов выгодности при различных коэффициентах трансформации.

Регулирование напряжения в автотрансформаторах

В зависимости от предъявляемых требований к регулированию напряжения применяются различные схемы соединения обмоток. Регулирование напряжения без возбуждения может осуществляться так же, как в трансформаторе, при этом регулировочные витки или катушки могут располагаться либо в последовательной обмотке при необходимости регулирования высокого напряжения, либо в общей обмотке при регулировании среднего напряжения, причем в этом случае регулирование получается «связанным», т. к.

общая обмотка является обмоткой СН и в то же время является частью обмотки ВН. При необходимости в автотрансформаторах применяют регулирование напряжения под нагрузкой. Выбор вида и схемы регулирования зависит от условий в энергосистеме, из которых вытекают требования к автотрансформатору.

При выборе схемы регулирования учитываются расход материалов, возможная конструкция обмоток, в том числе регулировочной обмотки, требуемые характеристики переключающего устройства, перевозбуждение автотрансформатора и пр. В зависимости от условий регулирования напряжения применяются различные схемы регулирования напряжения под нагрузкой. Все применяемые схемы можно разделить на три группы: схемы регулирования на стороне ВН (рис. 6.2), на стороне СН (рис. 6.

3) и в общей нейтрали ВН—СН (рис. 6.4).

Регулирование целесообразно осуществлять в той обмотке, напряжение которой изменяется в больших пределах. Это следует учитывать при выборе схемы — с регулированием на стороне ВН или СН.

Регулирование на стороне ВН или СН

Помимо сказанного выше, эти два способа регулирования равноценны, На рис. 6.2 приведены некоторые схемы регулирования на стороне ВН. Схема 6.2, б имеет то преимущество перед схемой 6.2, а, что позволяет применить переключающее устройство класса напряжения СН, т. е. требует переключающее устройство более низкого класса напряжения. Поэтому схема 6.2, а может иметь практическое применение только в тех случаях, когда напряжения U1 и U2 близки друг к другу.

                                                                                Реверсирование регулировочной обмотки на схеме 6.2 в  позволяет вдвое увеличить диапазон регулирования по сравнению со схемой 6.2 б. Схема рис. 6.2 г содержит дополнительный вольтодобавочный трансформатор со своим магнитопроводом. Вольтодобавочный трансформатор может располагаться в баке основного автотрансформатора или вне его. Регулирование осуществляется в главном автотрансформаторе.

Преимуществом схемы 6.2, г является возможность выбора наиболее удобного для регулирования тока и напряжения во вспомогательной цепи, содержащей переключающее устройство. Однако, косвенное регулирование требует дополнительного вложения материалов и некоторого увеличения габаритных размеров автотрансформатора. Отметим, что схемы 6.2, б и 6.2, в, регулируя напряжение на стороне ВН требуют регулировочной аппаратуры на класс СН. На рис. 6.3.

приведены схемы регулирования напряжения на стороне СН. Схема 6.3, б позволяет с помощью реверсирования расширить диапазон регулирования. Схема 6.3, в позволяет использовать регулировочную аппаратуру низкого класса напряжения.

Преимуществом схемы 6.3, г перед предыдущей является постоянное значение индукции в магнитопроводе вольтодобавочно-го трансформатора. Эта схема может быть использована для продольно-поперечного регулирования на стороне СН (т. е.

, одновременного регулирования напряжения по величине и фазе).

Регулирование напряжения в нейтрали

Метод регулирования напряжения в нейтрали (рис. 6.4.) позволяет применить регулировочную обмотку и переключающее устройство на класс напряжения, значительно более низкий, чем напряжение U1и U2, что является большим преимуществом этого метода.

                                                               Недостатком метода являются значительные колебания магнитной индукции в процессе регулирования, особенно при коэффициенте трансформации меньше двух. Поэтому его применяют в случае сравнительно небольшого диапазона регулирования в автотрансформаторах очень высокого класса напряжения.

Применение косвенного регулирования в нейтрали позволяет существенно упростить обмотку главного автотрансформатора, особенно когда вольтодобавочный трансформатор размещается в отдельном баке.

Сравнение методов регулирования на основе типовой мощности

Источник: https://www.tor-trans.com.ua/avtotransfbase.html