Параллельная работа трансформаторов
Параллельное включение силовых трансформаторов применяют
для увеличения суммарной мощности и более рационального сочетания мощностей источников
питания и потребителей, а также повышения надежности электроснабжения. При параллельной
работе к первичным обмоткам трансформаторов подводится одно и то же напряжение,
а вторичные обмотки подключаются к общим шинам, от которых питаются потребители
(рис. 9.12). Параметры трансформаторов, включаемые на параллельную работу, должны
удовлетворять следующим условиям: 1) равенство коэффициентов трансформации; 2) равенство
напряжений короткого замыкания; 3) одна и та же группа соединений (для трехфазных
трансформаторов).
При несоблюдении первого условия под действием разности ЭДС в обмотках трансформаторов протекают уравнительные токи, минуя цепь нагрузки. Они геометрически суммируются с током нагрузки, обуславливая неравномерное распределение суммарных токов между трансформаторами. При несоблюдении второго условия внешние характеристики трансформаторов имеют разный наклон, что обуславливает неравномерное распределение токов нагрузки между трансформаторами. Трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания перегружается, с большим — недогружается. При несоблюдении третьего условия между одноименными выводами вторичных обмоток возникает разность ЭДС, обуславливающая большой уравнительный ток, часто являющийся аварийным.
Специальные трансформаторы
Автотрансформаторы
Автотрансформаторы — это трансформаторы, у которых наряду с магнитной связью между обмотками имеется электрическая связь.
На рис. 9.13 показаны понижающий и повышающий автотрансформаторы. В общей части обмотки протекает разность токов первичной и вторичной цепей
,
где
– коэффициент трансформации.
 |
Рис. 9.13
Это позволяет выполнить общую часть обмотки проводом меньшего
сечения. Чем ближе коэффициент трансформации к единице, тем автотрансформатор
выгоднее. Обычно автотрансформаторы применяются при 
.
Измерительные трансформаторы тока и напряжений
Измерительные трансформаторы применяются для передачи измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления. Применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Схема включения и векторная диаграмма трансформатора тока
показаны на рис. 9.14. Первичная обмотка Л1–Л2 включается последовательно в измерительную
цепь, а к вторичной обмотке И1–И2 подключают измерительные приборы (амперметры,
токовые цепи счетчиков и ваттметров), имеющие малое внутреннее сопротивление.
Поэтому трансформатор тока работает в режиме, близком к короткому замыканию, и
его магнитная система ненасыщена. Если пренебречь намагничивающим током, то соотношение
между первичным и вторичным токами будет иметь вид
,
где
– коэффициент трансформации, 
.
В рабочем режиме нельзя размыкать вторичную цепь трансформатора тока, так как размагничивающее действие вторичного тока исчезает, а оставшийся ток обуславливает увеличение магнитного потока в десятки и сотни раз. На вторичной обмотке возникает опасное для жизни напряжение, а сам трансформатор может выйти из строя вследствие пробоя изоляции или чрезмерного нагрева магнитопровода.
К измерительному трансформатору напряжения (рис. 9.15) подключают
вольтметры, цепи напряжения счетчиков и ваттметры, а также защитную аппаратуру,
сопротивление которых во много раз превышает сопротивление обмоток трансформатора.
Поэтому он работает в режиме, близком к холостому ходу.
9.10.3. Сварочные трансформаторы
Источники для дуговой сварки должны иметь крутопадающую
внешнюю (вольтамперную) характеристику (кривая 1 на рис. 9.16) с тем, чтобы
она пересекалась с вольтамперной характеристикой дуги (кривая 2) в двух точках
и 
. Между этими точками напряжение источника
больше напряжения на дуге, а за их 
пределами — меньше. Зажигание
дуги происходит в точке , а устойчивое горение — в точке .
Рис. 9.16
Для получения
крутопадающей характеристики можно использовать катушку (дроссель), сопротивление
которой намного больше индуктивного сопротивления обмоток трансформатора. Она
представляет собой магнитопровод с обмоткой и включается последовательно во вторичную
цепь трансформатора (рис. 9.17). При разомкнутой цепи сварки напряжение между
электродом и объектом равно напряжению холостого хода 
= 60…70 В.
При касании объекта электродом в цепи возникает ток короткого замыкания, зажигается
дуга и рабочий режим сварки определяется точкой (рис. 9.16). Плавным регулированием воздушного зазора
d магнитопровода регулируют ток сварки (рис. 9.18). Если пренебречь сопротивлениями
трансформатора, то схема замещения цепи сварки принимает вид, изображенный на
рис. 9.19, а уравнение электрического равновесия определяется выражением
.
(9.26)
Рис. 9.18
Между составляющими напряжений 
и 
всегда сохраняется угол сдвига 90°. Поэтому геометрическим
местом конца вектора (точка М) является окружность с диаметром 
(рис. 9.19 б). В режиме холостого хода
точка М совпадает с концом вектора , в режиме короткого замыкания — с началом вектора .
Напряжение дуги
(9.27)
или
(9.28)
где
– относительное значение напряжения
дуги
;
– относительное значение тока сварки, 
, где 
– ток короткого замыкания.
По (9.27) и (9.28) можно рассчитать внешние характеристики дуги.
Для обеспечения требуемых пределов регулирования сварочного тока катушка (дроссель) должна иметь сопротивления:
в режиме максимального тока 
,
в режиме минимального тока 
.
