Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий

2-21. Трансформаторы специального назначения

а) Измерительные трансформаторы

1. Трансформаторы напряжения (TH на рис. 2-74) служат для понижения напряжения (обычно до 100—150 в), так как вольтметры и катушки напряжения ваттметров и счетчиков (или реле) не могут быть включены непосредственно на высокое напряжение из-за недостаточной изоляции измерительных приборов и необходимости обеспечить безопасность обслуживающего персонала. Они выполняются как двухобмоточные трансформаторы и электрически отделяют цепь приборов от цепи высокого напряжения; их вторичная цепь надежно заземляется.

По принципу действия трансформаторы напряжения не отличаются от ранее рассмотренных двухобмоточных трансформаторов. Для их исследова-

Рис. 2-74. Схема включения трансформаторов напряжения (ТН) и тока (ТТ).

ния можно применить векторные диаграммы (например, рис. 2-14) или уравнения напряжений и токов (2-41), (2-42) и (2-43). Из этих уравнений следует:

2. Трансформаторы тока (ТТ на рис. 2-74) также выполняются

в виде двухобмоточных трансформаторов. Их первичная обмотка включается в цепь последовательно с потребителями, ток которых надо измерить; во вторичную обмотку включаются амперметр, реле, а при измерении мощности и энергии — токовые катушки ваттметра и счетчика. Все приборы во вторичной цепи соединяются последовательно.

При помощи трансформатора тока, цепь приборов электрически отделяется от первичной цепи и вторичная обмотка надежно заземляется, что необходимо, если первичная обмотка включается в цепь высокого напряжения.

магнитное сопротивление главному потоку в сердечнике трансформатора, что достигается за счет уменьшения его насыщения.

При трансформаторах тока различают следующие погрешности измерения:

токовую погрешность

В зависимости от допускаемых погрешностей согласно ГОСТ различаются пять классов точности трансформаторов тока: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10.

Приведенные числа указывают допускаемую для данного класса токовую погрешность в процентах при номинальном первичном токе. Угловая погрешность при том же первичном токе не должна быть соответственно больше 10, 40 и 80 минут для первых трех классов; для классов 3 и 10 она не нормируется.

Первичные номинальные токи стандартизованы в пределах 5— 15 000 а. Вторичные номинальные токи имеют два стандартных значения: 5 и 1 а. При токе 5 а общее сопротивление нагрузки колеблется в пределах 0,2—2 ом, а при токе 1 а — 5—30 ом.

Трансформаторы тока должны быть механически достаточно прочными, чтобы выдержать электродинамические воздействия, возникающие при аварийном повышении первичного тока.

Особенностью трансформатора тока в отличие от трансформатора напряжения является то, что его магнитный поток при неизменном токе в первичной обмотке и переменном сопротивлении нагрузки будет изменяться. При большом сопротивлении нагрузки магнитный поток трансформатора то-

ка может возрасти до чрезмерного значения. Режим работы при разомкнутой вторичной обмотке следует считать аварийным, так как при этом магнитный поток и индукция в сердечнике будут иметь наибольшие значения, что приведет не только к большому увеличению магнитных потерь и, следовательно, нагреву трансформатора, но и к значительному возрастанию напряжения на разомкнутых зажимах вторичной обмотки. В этом случае магнитный поток будет создаваться только током I₁ (при отсутствии размагничивающего вторичного тока I₂) и напряжение вторичной обмотки может достигнуть опасных значений. Следует здесь учитывать, что опасным является максимальное значение напряжения, а оно вследствие уплощения кривой потока [см. кривую Ф = f(t) при синусоидальном намагничивающем токе на рис. 2-42] может значительно возрасти: например, у многовитковых трансформаторов тока отношение максимального напряжения к действующему часто получается равным 2—2,5, а не √2, как при синусоидальной кривой напряжения.

Кроме того, намагничивание сердечника трансформатора тока в режиме разомкнутой вторичной обмотки при последующем его использовании из-за остаточного магнетизма может давать большие погрешности в измерениях, не соответствующие его калибровочным кривым.

б) Сварочные трансформаторы

Для дуговой электросварки применяются трансформаторы с повышенным рассеянием или трансформаторы при последовательном включении с дугой регулируемой реактивной катушки (рис. 2-75).

Повышение рассеяния в трансформаторе достигается размещением первичной и вторичной обмоток на разных стержнях и применением магнитного шунта между стержнями.

Вторичное напряжение сварочного трансформатора выбирается равным 40—70 в, что соответствует напряжению зажигания дуги при переменном токе. Для устойчивого и непрерывного горения дуги требуется, чтобы внеш-

Рис. 2-75. Схема сварочного трансформатора с регулируемой реактивной катушкой.

няя характеристика (зависимость напряжения дуги от тока) была резко падающей (рис. 2-76) и чтобы цепь

Рис. 2-76. Внешняя характеристика при дуговой сварке.

имела большое индуктивное сопротивление.

На практике более часто применяется схема, показанная на рис. 2-75 при которой путем изменения зазора δ в сердечнике реактивной катушки

можно изменять номинальный ток дуги. Такая схема применяется при многопостовой сварке; при этом она позволяет от одного трансформатора (обычно трехфазного) одновременна питать несколько постов, имеющих каждый свою реактивную катушку.

в) Регулировочные трансформаторы

Силовые трансформаторы снабжаются ответвлениями обычно от обмотки высшего напряжения, позволяющими изменять ее число витков, на ±5%, или на ±2×2,5%. В мощных трансформаторах ответвления, как правило, делаются в середине обмотки (по высоте), так как в этом случае при внезапном коротком замыкании в меньшей степени возрастают аксиальные электромагнитные силы, действующие на обмотки.

На рис. 2-77 показаны различные способы размещения ответвлений от средней части обмотки (по высоте), и здесь же указаны их обозначения согласно ГОСТ. В современных трансформаторах переключения производятся при помощи контактного переключателя, имеющего в обычных случаях систему неподвижных контактов,, соединенных с ответвлениями, и систему движущихся контактов, замыкающих разные пары неподвижных контактов.

Переключения ответвлений при помощи переключателя, рукоятка которого выводится наружу на крышку или на боковую сторону бака трансформатора, производятся только после его отключения от первичной и вторичной сетей. В трансформаторах устаревших конструкций, еще встречающихся на практике, ответвления выводились наружу при помощи проходных изоляторов с тремя зажимами; здесь переключения делаются вручную.

Регулировочными трансформаторами обычно называются трансформаторы, позволяющие регулировать вторичное напряжение под нагрузкой. Для этого используется переключатель, при котором осуществляется изменение числа витков обмотки без разрыва цепи. Наиболее часто применяется переключатель с токоограничивающим реактором, принципиальная схема которого показана на рис. 2-78. При указанном на рисунке положении, когда переключатели а и b соединены с одной и той же пластиной 1 и когда выключатели B₁ и В₂ включены, токи в обеих половинах обмотки реактора Р направлены противоположно друг другу и поэтому сопротивление его мало. При изменении числа витков в процессе переключений сначала выключается В₁, затем переключатель а переводится на пластину 2 и В₁ снова включается. Теперь по реактору, кроме рабочего, проходит ток, вызванный напряже-

Рис. 2-78. Схема переключения обмотки трансформатора под нагрузкой с токоограничивающим реактором (ответвления от обмотки соединяются с соответственно пронумерованными пластинами переключателя).

нием между точками 1 и 2. Но этот ток будет проходить по обеим половинам обмотки реактора в одном и том же направлении, вследствие чего возрастет его индуктивное сопротивление и ток не будет превышать некоторого допустимого значения. После этого выключается В₂, переключатель b переводится на пластину 2 и В₂ снова включается. Таким образом, перевод переключателей а и b производится практически без разрыва цепи при* очень небольших токах. Все переключающее устройство автоматизируется. Оно обычно помещается в специальном баке, пристраиваемом сбоку к главному баку трансформатора.

г) Трансформаторы для радиоэлектроника

Широкое применение в различных схемах радиоэлектроники находят' трансформаторы малой мощности (от нескольких вольт-ампер до тысячных долей вольт-ампера). К таким трансформаторам предъявляются особые-требования, которые могут быть удовлетворены только при применении специальных ферромагнитных материалов и специального устройства их. обмоток и сердечника.

В современной электронной аппаратуре, применяемой в разнообразных отраслях техники, используются трансформаторы, преобразующие ток или напряжение электрических сигналов, в широком спектре звуковых и сверхзвуковых частот. Они, как и усилители, рассчитанные на этот диапазон частот, условно называются трансформаторами и усилителями низких частот.¹

Также широко применяются «импульсные трансформаторы», преобразующие кратковременные импульсные токи, продолжительность которых измеряется микросекундами при числе импульсов в секунду до 1 000.*

Указанные трансформаторы должны быть устроены таким образом, чтобы искажения, вносимые ими, были как можно меньше, т. е. форма кривой напряжения (или тока) на вторичной.

¹ См. Г. С. Ц ы к и н, Трансформаторы; низкой частоты, Москва, 1955.

* См. «Детали и элементы радиолокационных станций», ч. II, ;1952.

Рис. 2-79. Принцип устройства пик-трансформаторов. а — трансформатор с сильно насыщенным сердечником

и большим активным сопротивлением в первичной

цепи; 6 — трансформатор с насыщенным стержнем и

магнитным шунтом.

стороне должна повторять возможно точнее форму кривой напряжения (или тока) на первичной стороне. При этом приходится брать малые насыщения сердечника трансформатора и учитывать не только активные и индуктивные сопротивления обмоток, но и их емкостные связи, так как при высокой частоте (преобразуемого тока) токи, протекающие через емкости между обмотками, соизмеримы с токами, непосредственно протекающими по

обмоткам. Приходится в этом случае применять специальную укладку витков обмоток и иногда особые системы металлических экранов.

В электронной технике находят себе также применение трансформаторы, которые на выходе дают периодически изменяющееся напряжение резко заостренной (пикообразной) формы. Они получили название пик-трансформаторов. Применяются они, например, при регулировании сеточного напряжения тиратронов.

Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий