На главную


§ 87. Автотрансформаторы

В конструктивном отношении автотрансформатор подобен трансформатору. На стальном магнитопроводе помещаются две обмотки, выполненные из проводников различного поперечного сечения. Конец одной обмотки электрически соединяется с началом другой так, что две последовательно соединенные обмотки образуют общую обмотку высшего напряжения. Обмоткой низшего напряжения, являющейся частью обмотки высшего напряжения, служит одна из двух обмоток автотрансформатора. Таким образом, между обмотками высшего и низшего напряжения автотрансформатора имеется не только магнитная, но и электрическая связь.
Принципиальная схема понижающего автотрансформатора показана на рис. 108.

Первичное напряжение подведено к зажимам А — х первичной обмотки с числом витков ω1. Вторичной обмоткой является часть первичной а — х с числом витков ω2.
При холостом ходе I2 = 0, пренебрегая падением напряжения в сопротивлениях первичной обмотки, можно записать уравнения равновесия напряжений для первичной и вторичной обмоток в следующем виде:

U1 = E1 = 4,44ω1fΦm (114);
U2 = E2 = 4,44ω2fΦm (115)

Отношение напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе называется коэффициентом трансформации автотрансформатора, т. е.

Если вторичную обмотку автотрансформатора замкнуть на какой-либо приемник энергии, то во вторичной цепи будет протекать ток I2. Пренебрегая потерями энергии, можно принять полную мощность, потребляемую автотрансформатором из сети, равной мощности, отдаваемой во вторичную сеть, т. е.

S = U1I1 = U2I2, (116)

откуда

Таким образом, основные соотношения трансформатора остаются без изменения в автотрансформаторах.
В общей части обмотки а — х, принадлежащей сети высшего и низшего напряжения, протекают токи I1 и I2 причем эти токи направлены встречно.
Если пренебречь током холостого хода, величина которого очень мала, то можно считать, что токи I1 и I2 сдвинуты по фазе на 180°, и сила тока I12 в части обмотки а — х равна арифметической разности сил токов вторичной и первичной сетей, т. е.

В понижающем автотрансформаторе ток I12 совпадает по направлению с током I2, в повышающем он направлен противоположно току I2.
Преимуществом автотрансформатора перед трансформатором той же полезной мощности является меньший расход активных материалов — обмоточного провода и стали, меньшие потери энергии, более высокий к. п. д., меньшее изменение напряжения при изменениях нагрузки.
Наряду с преимуществами автотрансформаторов перед трансформаторами они имеют существенные недостатки: малое сопротивление короткого замыкания, что обусловливает большую кратность тока короткого замыкания, т. е. он во много раз больше номинального тока, возможность перехода высшего напряжения в сеть низшего напряжения в результате наличия электрической связи между этими сетями; наличие электрической связи между сетью источника и приемника энергии делает невозможным применять автотрансформатор в случае, когда приемник энергии имеет заземленный полюс (в выпрямительных устройствах).
Преимущества автотрансформаторов тем значительнее, чем их коэффициент трансформации ближе к единице. Поэтому автотрансформаторы применяют при небольших коэффициентах трансформации (К = 1 — 2).
В трехфазных сетях находят применение трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых обычно соединяются звездой.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение и принцип действия трансформатора.
2. Какие типы однофазных трансформаторов вам известны?
3. Чему равно действующее значение э. д. с. обмотки трансформатора?
4. Изменится ли ток в первичной обмотке трансформатора, если при изменении нагрузки увеличился ток во вторичной обмотке?
5. Каково устройство трехфазных трансформаторов?
6. Каким образом производится опыт холостого хода трансформатора и какие его параметры при этом опыте определяются?
7. Что называется коэффициентом трансформации?
8. Каким образом производится опыт короткого замыкания и какие параметры трансформатора из него определяются?
9. Что называется напряжением короткого замыкания?
10. От чего зависят потери в проводах обмоток трансформаторов и как они определяются?
11. При какой нагрузке трансформатор имеет наиболее высокий к. п. д.?
12. Объясните устройство и принцип работы автотрансформатора?


предыдущая страница оглавление следующая страница