перетину з емалевою або бавовняною ізоляцією, якийнамотують на каркас з електрокартону; між шарами проводів прокладаютьізоляцію зі спеціального паперу або тканини, просоченої лаком.
Рис. 6. Розташування концентричних (а), дискових (б) іконцентричних тришарових (в) обмоток трансформатора
Безперервну спіральну обмотку використовують в якості первинної(Вищої напруги) і регульованою частини вторинної обмотки (нижчоїнапруги). Ця обмотка складається з ряду послідовно з'єднаних плоскихкотушок, що мають однакові розміри. Котушки розташовані один над одним. Міжними встановлюють прокладки і рейки з електрокартону, які утворюютьгоризонтальні і вертикальні канали для проходу охолоджуючої рідини (масла).
Для підвищення електричної міцності при впливі атмосфернихнапружень дві перші і дві останні котушки первинної (високовольтної)обмотки зазвичай виконують з посиленою ізоляцією. Посилення ізоляції погіршуєохолодження, тому площа перерізу проводів цих котушок беруть більшою, ніждля решти котушок первинної обмотки.
Гвинтову паралельну обмотку використовують як нерегульованоїчастини вторинної обмотки. Її витки намотують по гвинтовій лінії в осьовомунапрямку подібно різьбі гвинта. Обмотку виконують з декількох паралельнихпроводів прямокутного перерізу, прилеглих один до одного в радіальномунапрямку. Між окремими витками і групами проводів розташовують каналидля проходу охолоджуючої рідини.
Рис. 7. Безперервна спіральна (а) і гвинтова (б) обмотки потужнихтрансформаторів електричного рухомого складу: 1 - висновки; 2,6 - канали дляпроходу охолоджуючої рідини; 3 - котушки; 4 - опорні кільця; 5 - рейки; 7 -бакелітовий циліндр; 8 - провідники обмотки
1.3 Принцип роботи трансформаторів
Принцип роботи трансформатора пов'язаний з принципом електромагнітноїіндукції. Струм надходить на первинну обмотку створює в магнітопроводімагнітний потік.
Робота трансформатора заснована на явищі електромагнітноїіндукції. На одну з обмоток, звану первинної обмоткою подається напругавід зовнішнього джерела. Протікає по первинній обмотці змінний струм створюєзмінний магнітний потік в магнітопроводі, зрушений по фазі, присинусоїдальному струмі, на 90 В° по відношенню до струму в первинній обмотці. В результатіелектромагнітної індукції, змінний магнітний потік в магнітопроводі створюєу всіх обмотках, у тому числі і в первинній, ЕРС індукції пропорційнупершої похідної магнітного потоку, при синусоїдальному струмі зрушеної на 90 В°по відношенню до магнітного потоку. Коли вторинні обмотки ні до чого непідключені (режим холостого ходу), ЕРС індукції в первинній обмотці практичноповністю компенсує напруга джерела живлення, тому струм черезпервинну обмотку невеликий, і визначається в основному її індуктивнимопором. Напруга індукції на вторинних обмотках в режимі холостогоходу визначається відношенням числа витків відповідної обмотки w2 до числавитків первинної обмотки w1: U2 = U1w2/w1.
При підключенні вторинної обмотки до навантаження, по ній починає тектиструм. Цей струм також створює магнітний потік в магнітопроводі, причому вінспрямований протилежно магнітному потоку, створюваному первинної обмоткою. Врезультаті, в первинній обмотці порушується компенсація ЕРС індукції і ЕРСджерела живлення, що призводить до збільшення струму в первинній обмотці, до тихпір, поки магнітний потік не досягне практично колишнього значення. У цьомурежимі відношення струмів первинної і вторинної обмотки одно зворотному відношеннючисла витків обмоток (I1 = I2w2/w1,) відношення напруг в першому наближеннітакож залишається колишнім.
Схематично, вище сказане можна зобразити таким чином:
U1> I1> I1w1> Ф> Оµ2> I2.
Магнітний потік в магнітопроводі трансформатора зрушать по фазі повідношенню до струму в первинній обмотці на 90 В°. ЕРС у вторинній обмотціпропорційна першій похідній від магнітного потоку. Для синусоїдальнихсигналів першої похідної від синуса є косинус, зсув фази міжсинусів і косинусів становить 90 В°. В результаті, при узгодженому вмиканніобмоток, трансформатор зрушує фазу приблизно на 180 В°. При зустрічномувключенні обмоток додається додатковий зсув фази на 180 В° і сумарнийзсув фази трансформатором становить приблизно 360 В°.
1.4 Досвід холостого ходу
Для випробування трансформатора служить досвід холостого ходу і досвідкороткого замикання.
При досвіді холостого ходу трансформатора його вторинна обмоткарозімкнута і струму в цій обмотці немає (/ 2-0).
Якщо первинну обмотку трансформатора ввімкнути в мережу джерелаелектричної енергії змінного струму, то в цій обмотці буде протікати струмхолостого ходу I0, який являє собою малу величину в порівнянні зномінальним струмом трансформатора. У трансформаторах великих потужностей струмхолостого ходу може досягати значень порядку 5 - 10% номінального струму. Втрансформаторах малих потужностей цей струм досягає значення 25-30% номінальногоструму. Струм холостого ходу I0 створює магнітний потік в магнітопроводітрансформатора. Для збудження магнітного потоку трансформатор споживаєреактивну потужність з мережі. Що ж стосується активної потужності, споживаноїтрансформатором при холостому ході, то вона витрачається на покриття втратпотужності в магнітопроводі, обумовлених гістерезисом і вихровими струмами.
Так як реактивна потужність при холостому ході трансформаторазначно більше активної потужності, то коефіцієнт потужності cos П† йогодуже малий і звичайно дорівнює 0,2-0,3.
За даними досвіду холостого ходу трансформатора визначається силаструму холостого ходу I0, втрати в сталі сердечника Рст і коефіцієнттрансформації К.
Силу струму холостого ходу I0 вимірює амперметр, включений в ланцюгпервинної обмотки трансформатора.
При випробуванні трифазного трансформатора визначається фазний струмхолостого ходу.
Про втрати в сталі сердечника Pст судять за показниками ватметра,включеного в ланцюг первинної обмотки трансформатора.
Коефіцієнт трансформації трансформатора дорівнює відношенню показаньвольтметрів, включених в ланцюг первинної і вторинної обмоток.
1.5 Схема трансформатора на холостому ходу
Рис. 8. - Схема однофазного трансформатора
холостим ходом трансформатора називається режим роботи, коли допервинної обмотки трансформатора докладено напруга, а вторинна обмотказнаходиться в розімкнутому стані, отже, струм у первинній обмотціє намагнічується, при цьому величина його незначна і становить 5-8%від величини номінального струму. При холостому ході трансформатора, не звертаючиуваги на падіння напруги в первинній обмотці трансформатора I01 В· z1, можнаприйняти, що е.р.с. в обох обмотках трансформатора чисельно рівні напругамна їх затискачах:
E1 ≈ U01 і E2 ≈ U02.
Розділимо е.р.с. первинної обмотки на е.р.с. вторинної обмотки,отримаємо:
E1/E2 = W1/W2, отже, е.р.с., індуковані в обмоткахтрансформатора, пропорційні числам витків обмоток.
Так як при холостому ході E1 ≈ U01 і E2 ≈ U02, томожна записати:
E1/E2 ≈ U01/U02 = W1/W2.
Значить, і напруга на первинній стороні U1, а також і навторинній стороні U2 трансформатора пропорційні числам витків обмотоктрансформатора.
1.6 Досвід холостого короткого замикання трансформатора
При короткому замиканні вторинної обмотки опіртрансформатора дуже мало і струм короткого замикання у багато разів більшеномінального. Такий великий струм викликає сильне нагрівання обмоток трансформатораі призводить до виходу його з ладу. Тому трансформатори забезпечуються захистом,відключаючої його при коротких замиканнях.
При досвіді короткого замикання вторинна обмотка трансформаторазамкнута накоротко, тобто напруга на затискачах вторинної обмотки дорівнює нулю.Первинна обмотка включається в мережу з таким зниженою напругою, при якомуструми в обмотках дорівнюють...
