Схемы подключения различных трансформаторов напряжения

Автотрансформатор и его теоретические основы

В автотрансформаторе вы сможете найти единственную обмотку. Она будет использоваться не только в качестве первичной, но и в качестве вторичной обмотки. Схема автотрансформатора указана на фото ниже:

Схема автотрансформатора

На этом фото вы сможете увидеть, что обмотка AB считается общим числом оборотов. N1 считается первичной обмоткой. Как видите, на фото эта обмотка будет выходить из точки C. В этом случае участок BC будет рассматриваться в качестве вторичной обмотки. Теперь мы можем предположить, что число витков между точками BC будут составлять N2.

Если напряжение в автотрансформаторе будет проходить через V1, тогда напряжение на отрезке первого витка будет составлять V1/N1. Таким образом на участке BC будет V1/N1*N2=V2, а это означает V2/V1=N2/N1=константа k.

Исходя из этих результатов можно сделать вывод о том, что константа будет являться отношением напряжения в автотрансформаторе. Когда нагрузка будет подаваться на участок между вторичными клеммами, тогда показатель тока составит I2. Показатель во вторичной обмотке будет составлять I1 и I2. Теперь мы рекомендуем вашему вниманию соответствующее видео:

Благодарности

Вспомним замечательного автора СССР довоенных времен – Холуянова Федора Ивановича. Упрощенный рассказ приятнее слуху неподготовленного читателя, нежели лучший современный очерк о трехфазных трансформаторах.

 

Что такое автотрансформатор?

Из школьного курса физики известно, что простейший трансформатор состоит из двух катушек, намотанных на железные сердечники. Магнитным полем переменного тока, запитанного через выводы первичных обмоток, возбуждаются электромагнитные колебания во второй катушке, с аналогичной частотой.

При подключении нагрузки, к выводам рабочей обмотки, она образует вторичную цепь, в которой возникает электрический ток. При этом напряжение в образованной электрической цепи связано прямо пропорциональной зависимостью с количеством витков обмоток. То есть: U1/U2 = w1/w2 , где U1, U2 – напряжения, а w1, w2 – количество полных витков в соответствующих катушках.

Схема обычного трансформатора и автотрансформатораРисунок 1. Схема обычного трансформатора и автотрансформатора

Немного по-другому устроен автотрансформатор. Он, по сути, состоит из одной обмотки, от которой сделано один или несколько отводов, образующих вторичные витки. При этом все обмотки образуют между собой не только электрическую, но и магнитную связь. Поэтому, при подаче электрической энергии на вход автотрансформатора, возникает магнитный поток, под действием которого происходит индукция ЭДС в обмотке нагрузки. Величина электродвижущей силы связана прямой пропорциональностью с числом витков, образующих нагрузочную обмотку, с которой снимается напряжение.

Таким образом, формула, приведённая выше, справедлива и для автотрансформатора.

Из основной обмотки можно отводить большое количество выводов, что позволяет создавать комбинации для снятия различных по величине напряжений. Это очень удобно на практике, так как понижение напряжения часто требуется для питания нескольких блоков электроприборов, использующих различные напряжения.

Отличие автотрансформатора от обычного трансформатора

Как видно из описания автотрансформатора, главное его отличие от обычного трансформатора – отсутствие второй катушки с сердечником. Роль вторичных обмоток выполняют отдельные группы витков, имеющих гальваническую связь. Эти группы не требуют отдельной электрической изоляции.

У такого устройства есть определённые преимущества:

  • сокращён расход цветных металлов, используемых на изготовление такого оборудования;
  • передача энергии осуществляется путём воздействия электромагнитного поля входного тока, и благодаря электрической связи между обмотками. Следовательно, потеря энергии оказывается ниже, поэтому у автотрансформаторов наблюдаются более высокие КПД;
  • малый вес и компактные габариты.

Несмотря на конструкционные различия, принцип работы этих двух типов изделий остаётся неизменным. Выбор типа трансформатора зависит, прежде всего, от целей и задач, которые приходится решать в электротехнике.

Типы автотрансформаторов

В зависимости от того в каких сетях (однофазных или трёхфазных) требуется изменить напряжение, используют соответствующий тип автотрансформаторов. Они бывают однофазными либо трёхфазными. Для трансформации тока с трёх фаз можно установить три автотрансформатора, предназначенных для работы в однофазных сетях, соединив их выводы треугольником или звёздочкой.

Схема соединений обмоток трансформатораСхема соединений обмоток трансформатора

Существуют типы лабораторных автотрансформаторов, позволяющих плавно изменять значения по выходному напряжению. Такой эффект достигается путём перемещения ползунка по поверхности открытой части однослойной обмотки, наподобие принципа работы реостата. Витки проволоки наносятся вокруг кольцеобразного ферромагнитного сердечника, по окружности которого и перемещается контактный ползунок.

Автотрансформаторы подобного типа массово применялись на просторах СССР в эпоху массового распространения ламповых телевизоров. Тогда напряжение сетей было нестабильно, что вызывало искажения изображений. Пользователям этой несовершенной техники приходилось время от времени подстраивать напряжение до уровня 220 В.

До появления стабилизаторов напряжения, единственной возможностью достичь оптимальных параметров питания для бытовой техники того времени, было применение ЛАТР. Данный тип автотрансформаторов используется и сегодня в различных лабораториях и учебных заведениях. С их помощью осуществляется наладка электротехнического оборудования, тестируется аппаратура с высокой чувствительностью и выполняются другие задачи.

В специальном оборудовании, где нагрузки незначительны, применяются модели автотрансформаторов ДАТР.

Автотрансформатор ЛАТРАвтотрансформатор ЛАТР

Существуют также автотрансформаторы:

  • малой мощности, для работы в цепях до 1 кВ;
  • среднемощные агрегаты (больше 1 кВ);
  • высоковольтные автотрансформаторы.

Следует заметить, что с целью безопасности ограничено использование автотрансформаторов в качестве силовых трансформаторов, для снижения до 380 В напряжений, превышающих 6 кВ. Это связано с наличием гальванической связи между обмотками, что не безопасно для конечного потребителя. При авариях не исключено, что высокое напряжение попадёт на запитанное оборудование, что чревато непредсказуемыми последствиями. В этом кроется основной недостаток автотрансформаторов.

Обозначение на схемах

Отличить автотрансформатор на схеме от изображения обычного трансформатора очень легко. Признаком является наличие единственной обмотки связанной с одним сердечником, обозначенным жирной линией на схемах. По одну или по обе стороны этой лини схематически изображены обмотки, но в автотрансформаторе все они соединены друг с другом. Если на схеме витки изображены автономно, то речь идёт об обычном трансформаторе (см. рисунок 1).

Рабочее определение КТП

КТП (комплектная трансформаторная подстанция) — это установка, которая принимает, производит преобразование в сторону уменьшения или повышения напряжения и его распределяет. Производственные характеристики трансформаторных подстанций зависят от их локального места в общей сетевой энергосистеме.

На рис. 1 показаны простейшие экономичные схемы управления тиристорами. Наиболее простой метод включения тиристора представлен на рис. 1, а, где в качестве необходимого для включения управляющего тока используется часть тока, проходящего через тиристор. В разомкнутом состоянии контакта К тиристор не может открыться, так как на управляющий электрод не подается положительный потенциал.

При замыкании контакта К в положительный полупериод анодного напряжения через резисторы R1 и R2 и диод Д протекает ток управления. Сила этого тока зависит от мгновенного значения анодного напряжения, которое увеличивается от нуля до максимального значения. Ток управления достигнет необходимого для включения тиристора значения при определенном угле а. Если уменьшить сопротивление реостата R2, угол управления а станет меньше, так как ток управления достигнет необходимого значения при меньшем анодном напряжении.

При полностью введенном реостате R угол управления а достигнет максимального значения, которое не может превысить 90°, так как максимальное анодное напряжение обеспечивает максимальный ток управления. Приведенная схема может работать на постоянном токе.

Тиристор может открыться при подаче на анод положительного полюса напряжения. Реостатом R2 устанавливается ток управления необходимой силы. Однако для закрывания тиристора необходимо шунтировать перемычкой или прервать цепь анодного тока.

Чтобы провести сложные анализы газовых смесей с разделением их на отдельные компоненты, используется такой прибор, как хроматограф. В процессе исследования с помощью детектора, изменяющего отдельные физические параметры веществ, определяется их количество. Если аппарат не смог произвести разделение пробы на простые компоненты, то вещество считается однородным. Они широко применяются при исследовании самых разных профилей: от медицинских препаратов до добывающей промышленности.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Определение и виды трёхфазного трансформатора

Классификация по количеству фаз:

  • однофазные;
  • трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

  • для питания токоприёмников специального назначения;
  • для присоединения измерительных приборов;
  • для изменения значения напряжения при испытаниях;
  • для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Определения

Силовой трехфазный трансформатор средней мощности – не более 33,3 МВА с полным сопротивлением короткого замыкания не выше 25 – 0,3N/W%. N – номинальная мощность трансформатора (МВА), W – число стержней сердечника.

Большой силовой трехфазный трансформатор – мощность до 100 МВА, импедансом выше, определенного формулой, указанной для предыдущего класса изделий.

Распределительный трехфазный трансформатор – понижающий, мощностью до 2,5 МВА, с раздельными обмотками и охлаждением типа ON.

Устройство и конструктивные особенности

Как было отмечено выше, автотрансформатор состоит из одной катушки. Её наматывают на обычный или на тороидальный сердечник.

Тороидальный трансформаторТороидальный трансформатор

В силу конструктивных особенностей у него отсутствуют гальванические развязки между цепями, что может привести к поражению высоковольтным током. Поэтому понижающий автотрансформатор, ввиду его повышенной опасности, требует принятия дополнительных мер по защите от поражения электротоком. Работа с ним допускается при условии строгого соблюдения правил безопасности.

Устройство трансформатора

Устройство трехфазного силового трансформатора

По своему устройству трехфазные трансформаторы представляют сборную конструкцию, состоящую из следующих узлов:

  • основание, изготавливаемое в виде прочного пластикового каркаса;
  • магнитопровода, размещенные в каркасных секциях;
  • набор первичных и вторичных катушек с проволочными обмотками;
  • распределительная (распаечная) панель с контактными колодками;
  • система охлаждения, необходимая для отвода тепла от рабочей зоны.

Каждое из известных исполнений таких устройств в том или ином виде содержит все обозначенные узлы. При этом они различаются способом соединения обмоток, а также типом используемого в них магнитопровода. Конструктивные особенности отдельных моделей отражаются на их рабочих характеристиках, в частности на величине потерь в магнитопроводе и коэффициенте полезного действия.

Исключение составляет панель распайки отводов обмоток трансформатора, благодаря которой удается комбинировать группы подключений для получения нужной конфигурации.

Конструкция

Хроматограф газовый состоит из нескольких узлов, выполняющих конкретную функцию. В конструкцию прибора входят:

  • баллон, для содержания в нем под давлением сжатого или сжиженного газа (элюенты);
  • регулирующий прибор, контролирующий расход газа и его входное давление;
  • устройство для подачи в колонку пробы;
  • колонка — емкость для дифференцирования исследуемого состава;
  • детекторы, фиксирующие концентрацию элементов на выходе и регистрирующие отличие их характеристик от газа-носителя;
  • электронного типа усилитель для повышения уровня электрического импульса.

В состав аппарата входят: расходомер, контролирующий затраты газа, регистратор, обеспечивающий изображение хроматограммы: ПК, редко — самописец.

В процессе эксплуатации электрооборудования проводят работы по обслуживанию, профилактике и уходу за электродвигателями. Эти работы, связанные с включением, пуском в ход, отключением, остановкой, наблюдением за работающими электродвигателями, а также систематические осмотры, профилактические чистки и ремонты направлены на содержание их в хорошем состоянии и постоянной готовности к действию.

Эксплуатация и обслуживание электродвигателей в судовых условиях

При подготовке электродвигателя к пуску осматривают электродвигатель и пусковое устройство. Пусковое устройство должно находиться в положении «Стоп». После пуска двигателя убеждаются в отсутствии ненормальных шумов, искрения под щетками, вибрации. В процессе работы электродвигателя периодически следят: за его нагревом, работой коллектора (контактных колец) и его чистотой; за отсутствием стука и нагрева подшипников; перегревом контактных соединений; вибрацией электродвигателя.

Для покраски барж, речных, а также морских судов, яхт, кораблей используются специализированные лакокрасочные материалы. Они отличаются повышенным уровнем стойкости к влаге, минимизируют негативное воздействиеультрафиолетовых лучей, температурного воздействия, абразивов и т.п.

Наибольшими защитными свойствами обладает ЛКП для морских судов, так как морская среда обладает самой большой разрушительной силой. Если не применять лакокрасочные антикоррозийные покрытия, то корпус корабля может разрушиться за 5-12 лет.

Окраска подводных бортов

Указанные борта располагаются ниже линии воду, то есть погружены в воду. Для их окраски используют лучшие краски, а слой наносимых покрытий должен быть очень толстым. Толщина зависит от оставшегося времени до следующего ремонта.

Замена ручного труда машинным постепенно привела к появлению огромного количества механических приспособлений, станков, транспортных средств и всевозможного оборудования. Основным конструкционным материалом при их производстве служат сплавы железа с различным химическим составом и физическими свойствами. Изначально прочные, они постепенно утрачивают это ценное качество из-за постоянного воздействия коррозии, изделия выходят из строя и требуют ремонта или полной замены на новые образцы.

Такой подход в машиностроении не всегда экономически целесообразен, и оказывается выгоднее потратиться на добавление в сплавы дорогостоящих легирующих элементов для продления срока службы создаваемых конструкций, чем часто менять пришедшие в негодность детали.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА по дисциплине:

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ

ТЕМА: Синтез комбинированной системы автоматического регулирования напряжения генератора постоянного тока

Комбинированная САР напряжения ГПТ. В комбинированной САР напряжения генератора постоянного тока возмущающим воздействием является изменение тока нагрузки. В канале по возмущению использовать датчик тока нагрузки.

Соединение звездой

Данный вид соединения рекомендуется рассматривать на примере схемы «звезда-звезда». В этом случае источник тока и нагрузка соединяются методом звезды.

Трехфазные трансформаторы

На рисунке обозначение фазных напряжений, вырабатываемых вторичными обмотками трансформатора, выполнено символами UA, UB, и UC. От фазных обмоток до нагрузки идут проводники, выполняющие функцию линейных проводов. Следует учитывать наличие напряжения не только между нулевым и линейным проводами, но и между двумя линейными проводниками. Такое напряжение называется линейным и обозначается UAC или UCA.

Значение линейного напряжения всегда превышает фазное. Разница между ними составляет √3 раза, поскольку представляет собой векторную разность фазных напряжений. Таким образом, трехфазная линия электропередачи позволяет получить не только 380 В, но и 220 В, в зависимости от того по какой схеме включена нагрузка.

Понадобится

Нам понадобятся детали:

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения
  • Радиатор охлаждения с кулером (любой).
  • Макетная плата.
  • Контактные колодки.
  • Детали можно подбирать исходя из наличия и соответствия номинальным параметрам, я ставил то, что первым под руку попало, но выбирал более или менее подходящее.
  • Диодные мосты VD1 – на 4 — 6А – 600 В. Из телевизора, кажется. Или собрать из четырёх отдельных диодов.
  • VD2 — на 2 — 3 А – 700 В.
  • T1 – C4460. Транзистор я поставил от импортного телевизора на 500V и мощностью рассеяния 55W. Можете попробовать любой другой подобный высоковольтный, мощный.
  • VD3 – диод 1N4007 на 1A 1000 В.
  • C1 – 470mf х 25 В, лучше ёмкость ещё увеличить.
  • C2 – 100n.
  • R1 – 1 кОм потенциометр любой проволочный, от 500 Ом и выше.
  • R2 – 910 — 2 Вт. Подбор по току базы транзистора.
  • R3 и R4 — по 1 кОм.
  • R5 – подстрочный резистор на 5 кОм.
  • NTC1 — терморезистор на 10 кОм.
  • VT1 – любой полевой транзистор. Я поставил RFP50N06.
  • M – кулер на 12 В.
  • HL1 и HL2 – любые сигнальные светодиоды, их можно вовсе не ставить вместе с гасящими резисторами.

Первым делом нужно приготовить плату для размещения деталей схемы и закрепить её на месте в корпусе.

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Размещаем на плате детали и припаиваем их.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Когда схема собрана, настаёт время её предварительного испытания. Но нужно это делать очень осторожно. Все детали находятся под напряжением сети.

Для испытания устройства я спаял две лампочки на 220 вольт последовательно, чтобы они не сгорели, когда на них пойдёт напряжение 280 вольт. Одинаковой мощности лампочек не нашлось и поэтому накал спиралей сильно различается. Нужно иметь ввиду, что без нагрузки регулятор работает очень некорректно. Нагрузка в данном устройстве является частью схемы. При первом включении лучше поберегите глаза (вдруг что – то напутали).

Включаем напряжение и потенциометром проверяем плавность регулировки напряжения, но не долго, во избежание перегрева транзистора.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

После испытаний начинаем собирать схему автоматической работы кулера, в зависимости от температуры.

У меня не нашлось терморезистора на 10 кОм, пришлось взять два по 22 кОм и соединить их параллельно. Получилось около десяти кОм.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Крепим терморезистор рядом с транзистором с применением теплопроводной пасты, как и для транзистора.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Устанавливаем остальные детали и припаиваем. Не забудьте удалить медные контактные площадки макетной платы между проводниками, как на фото, иначе при включении высокого напряжения может произойти замыкание в этих местах.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Осталось отрегулировать подстроечным резистором начало работы кулера, когда температура радиатора возрастёт.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Помещаем всё в корпус на штатные места и закрепляем. Окончательно проверяем и закрываем крышку.

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

 

Беспомеховый автотрансформатор с электронной регулировкой напряжения

Смотрите, пожалуйста, видео работы беспомехового регулятора напряжения.

Удачи вам.

Области применения

Автотрансформаторы по сей день занимают прочные позиции в различных областях, связанных с электротехникой. Без них не обходятся:

  • различные выпрямители;
  • радиотехнические устройства;
  • телефонные аппараты;
  • сварочные аппараты;
  • системы электрификации железных дорог и многие другие устройства.

Трёхфазные автотрансформаторы используют в высоковольтных электросетях. Их применение повышает КПД энергосистем, что сказывается на снижении затрат, связанных с передачей электроэнергии.

Как работает ЛАТР на практике

Давайте проведем опыты с лампочкой накаливания в 95 Ватт 220 Вольт. Для этого цепляем ее к выходным клеммам справа.

латр и нагрузка

Интересно, при каком напряжении начнет светится спираль лампочки? Давайте узнаем! Крутим регулятор, пока не заметим слабое свечение лампочки.

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Смотрим на шкалу регулятора. 35 Вольт!

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

А вы знаете, что в США  сетевое напряжение 110 Вольт? Интересно, как бы светилась тогда наша лампочка? Выставляем 110 Вольт.

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Светится, как говорится, в пол накала.

А теперь сравните, как она светится при 220 В

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Дальше повышать напряжение нет смысла. Лампочка может перегореть.

Если хотите выставить напряжение с большой точностью, то конечно же, здесь не обойтись без мультиметра. Для этого ставим крутилку мультиметра  на положение измерения переменного напряжения

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Цепляемся и меряем переменное напряжение. Заодно подгоняем с помощью регулятора ЛАТРа. Ровно 110 Вольт!

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Смотрите видео

Видео по теме статьи

Видео на тему

Список использованной литературы

  • Казанский Н.В «Автотрансформатор» 1950
  • Бамдас А.М., Шапиро С.В. «Трансформаторы, регулируемые подмагничиванием» 1964
  • Кислицын А.Л. «Трансформаторы» 2001

Где купить ЛАТР

ЛАТР выгоднее всего купить либо в ближайшем радиомагазине, либо все-таки заказать в российском интернет-магазине, так как тяжелые товары из Китая обойдутся дороже. Можете присмотреть по этой ссылке.

где купить латр

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные принципы работы трехфазных трансформаторов, их способы обмотки, схемы подключения. Больше информации о трехфазных трансформаторах можно узнать в учебном пособии Е. И. Забудского «Расчет основных размеров трехфазных трансформаторов».

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.mtomd.info

www.poezdvl.com

www.voasw.ru

www.expertelektrik.ru

www.studik.net

Предыдущая

ТрансформаторыУстройство тороидального трансформатора и его преимущества

Следующая

ТрансформаторыУдивительные факты о понижающих трансформаторах

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...