Специальные типы трансформаторов

Многообмоточные, многофазные и автотрансформаторы.

Рисунок 4.6 – Многофазные трансформаторы

а) Многообмоточные трансформаторы, то есть с одной первичной и несколькими вторичными обмотками, применяют в РТС при необходимости получения от одного трансформатора нескольких напряжений. Следует отметить характерное для многообмоточного трансформатора взаимное влияние вторичных обмоток. При изменении I в одной из вторичных обмоток изменяется I₁, а следовательно напряжение на других вторичных обмотках. Взаимное влияние вторичных обмоток зависит от их расположения, так как различному расположению соответствуют различные потоки рассеяния.

Рисунок 4.7 - Трехфазные трансформаторы (конструкция)

Рисунок 4.8 Трехфазные трансформаторы (схема)

Условное обозначение:

1. Это соединение “звезда – звезда” (l - l)

2. Также может быть “треугольник – треугольник” (D - D), а также (l - D), (D - l).

Если нужно получить , обмотки соединяют треугольником

Рисунок 4.9 - Автотрансформатор

б) В случае изменения вторичного напряжения в сравнительно узких пределах используются автотрансформаторы. Характерной их особенностью является наличие непосредственной электрической связи между обмотками. Рассмотрим понижающий автотрансформатор.

Вторичная обмотка является общей для первичной и вторичной цепей и по ней протекает ток I₁₂ = I₂ – I₁.

Энергия из первичной цепи во вторичную частично передается за счет электрического соединения, то есть электрическим путем. Полезная мощность при активной нагрузке:

(4.23)

Где P_Э - мощность, передаваемая электрическим соединением нагрузки цепи и сети.

Р_ЭМ- электромагнитная мощность, определяющая необходимый магнитный поток, поперечное сечение и вес стали. Она является расчетной или габаритной мощностью.

В пределе, при n = 1 вся мощность передается лишь электрическим путем. Поскольку P₂ > P_ЭМ, габариты и вес автотрансформатора меньше, чем у трансформатора той же полезной мощности. Автотрансформаторы применяются только при небольших n (n =1 ¸ 2).

Автотрансформатор имеет малое сопротивление короткого замыкания. Это недостаток. К недостаткам относится попадание высокого напряжения в цепь низшего напряжения.

в) Пьезокерамический трансформатор

Рисунок 4.10 - Пьезокерамический трансформатор

В трансформаторе используется прямой и обратный пьезоэффект.

Трансформатор представляет собой кристаллическую пластину, например, из титана бария batio₃, с двумя или более парами металлических обкладок. Одна из пар выполняет роль первичной обмотки, остальные - вторичной. Если к первичным обкладкам (1) приложить напряжение, то под действием электрического поля благодаря обратному пьезоэффекту произойдет деформация кристалла, пропорциональная величине напряженности электрического поля. На других обкладках (2) благодаря прямому пьезоэффекту появляется напряжение, пропорциональное механической силе, деформирующей кристалл. Таким образом, осуществляется трансформация напряжения первичных обмоток.

Частота прикладываемого к входным обкладкам напряжения выбирается такой ,чтобы для продольных колебаний, возникающих в пластине, устанавливался механический резонанс. Условию резонанса удовлетворяют , при которых длина волны и длина пластины находятся в соотношении:

; (4.24)

Пусть l = 5, m = 1. Тогда ¦ = 54.8 кгц.

Ширина b определяется мощностью трансформатора, a - коэффициентом трансформации.

Поскольку l уменьшается с ростом частоты ¦ , применять пьезокерамические трансформаторы целесообразно на частоте ¦ = 50 - 500 кгц.

Отечественные марки пьезоматералов способны обеспечивать КПД 0,8-0,9 при . Они более технологичны, чем электромагнитные трансформаторы.