Однофазні ітрифазні трансформатори спеціального призначення
трансформатор стабілізатор електростанція напруга
Зміст
Введення
1. Пік-трансформатори
2. Імпульсні трансформатори
3. Помножувачі частоти
4. Стабілізатори напруги
5. Ферорезонансний стабілізатор
Введення
Трансформатори- Найбільш поширені пристрої в сучасній електротехніці.Трансформатори великої потужності на напругу до сотень кіловольт складаютьоснову систем передачі електроенергії від електростанцій в лініїелектропередачі. Ці трансформатори підвищують напругу змінного струму дозначень, необхідних для економічної передачі електроенергії на значнівідстані. У місцях розподілу електроенергії між споживачами застосовуютьтрансформатори, понижувальні напругу до потрібних для споживача значень.Поряд з цим трансформатори є елементами електроприводів,нагрівальних та інших установок, де вони здійснюють перетвореннянапруги живильної мережі до значень, необхідних для роботи електродвигунів,нагрівальних печей та інших електропристроїв.
Визначення:Трансформатором називають статична електромагнітне пристрій, що має дві(Або більше) індуктивно пов'язані обмотки і призначене для перетворенняза допомогою явища електромагнітної індукції однієї (первинної) системизмінного струму в іншу (вторинну) систему змінного струму.
Найбільшезастосування в електротехнічних установках, а також в енергетичних системахпередачі і розподілу електроенергії мають силові трансформатори,за допомогою яких змінюють значення змінної напруги та струму.Трансформатори поділяють на силові трансформатори загального і спеціальногопризначення. Силові трансформатори загального призначення застосовуються на лініяхпередачі і розподілу електроенергії, а також в різних електропристроївдля отримання необхідного напруги. Трансформатори спеціального призначенняхарактеризуються різноманітністю робочих властивостей і конструктивного використання.До цих трансформаторам відносяться пічні та зварювальні трансформатори,трансформатори для пристроїв автоматики (пік-трансформатори, імпульсні,помножувачі частоти, стабілізатори напруги), випробувальні та вимірювальнітрансформатори і т. д. Розглянемо детально деякі з них.
1.Пік-трансформатори
Пік-трансформаторизастосовуються для перетворення синусоїдального напруги в імпульсишпилястий форми. Такі імпульси напруги з крутим фронтом необхідні дляуправління тиристорами або іншими напівпровідниковими або електроннимипристроями.
Принципроботи пік-трансформатора грунтується на явище магнітного насиченняферомагнітного матеріалу. Існує декілька конструктивних виконаньпік-трансформаторів. Розглянемо пік-трансформатор з магнітним шунтом. Первиннаобмотка П‰1 розташована на стрижні збільшеного перетину, в якому не настаєстану магнітного насичення. Стрижень з вторинною обмоткою П‰2 маєзменшене перетин, і при деякому значенні напруги u1 (магнітного потокуФ1) в ньому настає магнітне насичення. Третій стрижень - це магнітний шунт,відокремлений від решти частини магнітопроводу повітряним зазором. Змінниймагнітний потік середнього стрижня Ф1 розгалужується через бічні стрижні, тобтоФ1 = Ф2 + Фш. При цьому графік Фш = Ж’ (I1) має вигляд прямої лінії, так якзавдяки повітряним зазорам цей стрижень не насичується.
Присинусоидальном первинному напрузі u1 магнітний потік Ф1 також сінусоідален.При малих миттєвих значеннях напруги u1 і магнітного потоку Ф1 потікФ2> Фш, тобто значна частина магнітного потоку Ф1 замикається черезстрижень з вторинною обмоткою П‰2, а менша частина - через шунт,відокремлений від основної частини магнітопроводу повітряними зазорами.
Ззростанням миттєвих значень первинного напруги u1 збільшується магнітнийпотік Ф1 і настає магнітне насичення стрижня із вторинною обмоткою П‰2.При цьому наростання потоку Ф2 в стержні з вторинною обмоткою П‰2практично припиняється. Так як ЕРС, наведена у вторинній обмотці,пропорційна швидкості зміни потоку Ф2, тобто e2 = - П‰2dФ2/dt, тоділянці графіка Ф2 = Ж’ (t1) на інтервалах часу 1-2 і 3-4, коли потік Ф2практично незмінний, відповідає ЕРС e2 = 0. У момент часу,відповідний зміні напряму (знаку) магнітного потоку Ф2, ЕРС e2різко зростає і її графік набуває шпилястий форму.
Длязабезпечення задовільних енергетичних показників пік-трансформаторівїх магнітопроводи виготовляють з сплаву типу пермаллой.
2.Імпульсні трансформатори
Велектронних пристроях для узгодження повних опорів, зміни знакаі амплітуди імпульсів, а також для розмноження імпульсів застосовують імпульснітрансформатори. Одна з основних вимог, що пред'являються до імпульснихтрансформаторам, - мінімальне спотворення форми трансформованих імпульсів.
Дляз'ясування принципової можливості перетворення короткочасниходнополярним імпульсів розглянемо ідеальний трансформатор (без втрат іпаразитних ємностей), що працює без навантаження. Нехай на вхід цьоготрансформатора подаються однополярні імпульси прямокутної формитривалістю tи з періодом Т. Первинний контур трансформатора з активнимопором r1 володіє деякою постійною часу Ч–Цј = L1/r1,обумовленої індуктивністю цього контуру L1.
Розглянемовипадок, коли постійна часу первинного контуру набагато меншетривалості імпульсу, тобто Ч–Цј <
Розглянемовипадок, коли постійна часу набагато більше тривалості імпульсу, т.тобто Ч–Цј>> tи. Цей випадок більш реальний, так як тривалістьімпульсів зазвичай не перевищує 10-4 с. Тепер, коли імпульс напруги u1припиняється ще до закінчення перехідного процесу в первинному ланцюзі, імпульсинапруги u2 на виході трансформатора не мають значних спотворень.Виникає негативна частина імпульсу u2 легко усувається включеннямнапівпровідникового діода у вторинну ланцюг трансформатора.
Длязменшення паразитних ємностей і індуктивності розсіювання обмоток останніроблять з невеликим числом витків. При цьому мала тривалістьтрансформованих імпульсів дозволяє виконувати обмотки імпульснихтрансформаторів проводом зменшеного поперечного перерізу, не викликаючинеприпустимих програвав. Це сприяє зменшенню габаритних розмірів імаси імпульсних трансформаторів.
3.Помножувачі частоти
Трансформаторніпристрої, що складаються з магнітопроводів та обмоток, можна використовувати длямноження частоти змінного струму, тобто збільшення частоти в ціле число разів.
Розглянемопринцип роботи подвоювач частоти. Два замкнутих магнітопровода мають п'ятьобмоток. Первинну обмотку П‰1 виконують так, щоб вона охоплювала одразудва магнітопроводу. При включенні обмотки в мережу змінного струму зсинусоїдальною напругою і частотою f1 вона створює в кожному магнітопроводізмінну МДС F1. Дві секції вторинної обмотки П‰1 'і П‰2 ",кожна з яких розташована на своєму магнітопроводі, включені один з однимпослідовно згідно, так що результуючий магнітний потік, зчеплений зцими обмотками, дорівнює сумі потоків магнітопроводів Фа + Фb. Крім того, накожному магнітопроводі є по одній обмотці підмагнічування П‰0,включених між собою послідовно. При включенні цих обмоток напостійна напруга U0 в кожному з магнітопроводів виникає подмагнічівающаяМДС F0 = I0 П‰0.
Привключенні в мережу з синусоїдальною напругою u1 і частотою f1 обмотка П‰1протягом першого напівперіоду напруги u1 створює МДС F1 = I1 П‰1 вмагнітопроводі a, спрямовану згідно з МДС постійного струму F0. При цьомумагнітні потоки в магнітопроводі a складаються і створюють резуль...
