Трансформаторы с плавным регулированием напряжения

Для плавного регулирования напряжения возможно применение скользящих по поверхности витков обмотки контактов, аналогично тому, как это сделано в регулировочном автотрансформаторе (см. рис. 3.5). При этом плавность регулировки ограничивается значением напряжения между двумя смежными витками (0,5—1,0 В). По такому принципу выполняют однофазные и трехфазные трансформаторы и автотрансформаторы мощностью до 250 кВ-А. Однако наличие скользящих контактов снижает надежность и ограничивает применение этих трансформаторов.

Более надежны бесконтактные конструкции ре­гулировочных трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них.

Трансформатор с подвижным сердечником.Первичная обмотка этого трансформатора. выполнена из двух катушек, уложенных в кольцевых выемках магнитопровода (рис. 5.1, а). Катушки w’₁ и w’₂включены так, что создают магнитные потоки, направленные встречно друг другу. Внутри неподвиж­ной части магнитопровода расположен подвижный сердечник ПС со вторичной обмоткой w₂. При среднем положении ПС в обмотке w₂ не наводится ЭДС, так как действие первичных катушек взаимно компенсируется.

Рис. 5.1. Трансформатор с подвижным сердечником

При смещении ПС влево или вправо от среднего положения вторичной обмотки в последней наводится ЭДС . При этом фаза (направление) зависит от того в зоне какой из первичных катушек находится вторичная обмотка: при перемещении этой обмотки из зоны одной первичной катушки в зону другой катушки фаза ЭДС изменится на 180°. Если такой трансформатор включить в сеть аналогично вольтдобавочному трансформатору (см. § 1.15), как это показано на рис. 5.1,6, то, изменяя положение сердечника вторичной обмотки (ПС), можно плавно регулировать вторичное напряжение (продольное регулирование)

Трансформатор, регулируемый подмагничиваннем шунтов.В последнее время получили применение трансформаторы и автотрансформаторы, регулируемые подмагничиванием шунтов и обозначаемые соответственно ТРПШ и АРПШ.

Рассмотрим принцип действия однофазного трансформатора ТРПШ. Магнитопровод трансформатора состоит из четырех стержней (рис. 5.2, а): двух крайних, называемых главными стержнями, и двух средних, называемых шунтами. Первичная обмотка состоит из трех катушек: две катушки (w’_1г и w’’_1г) расположены на главных (крайних) стержнях и одна катушка (w_2ш) — на шунтах. При этом все три катушки соединены последовательно и согласно. Вторичная обмотка также состоит из трех последовательно соединенных катушек (w’_2Г, w’’_2T и w_2ш ), расположенных аналогично первичным, но катушка w_2ш включена встречно относительно катушек w’_2r и w’’_2r.

Кроме катушек переменного тока ТРПШ имеет две катушки постоянного тока — катушки подмагничивания w_п, расположенные на шунтах и соединенные последовательно.

При включении первичной обмотки в сеть переменного тока катушки w’_1г и w"_1r создают переменный магнитный поток Ф_г, который замыкается по главным стержням и ярмам, сцепляется с катушками w’_2r и w’’_2r и наводит в них ЭДС и . Катушка w_1ш также создает переменный магнитный поток Ф_ш, разделенный на две части, каждая из которых замыкается по одному из шунтов и одному из главных стержней. При этом в одном из стержней (правом) потоки и складываются, а в другом (левом) — вычитаются. Магнитный поток , сцепляясь с катушкой w_2ш, наводит в ней ЭДС E_2ш, но так как w_2ш включена встречно вторичным катушкам главных стержней, то напряжение на выходе трансформатора

(5.1)

Рис. 5.2. Трансформатор, регулируемый подмагничиванием

При прохождении постоянного тока по катушкам подмагничивания w_пвозрастает магнитное насыщение шунтов, при этом их магнитное сопротивление увеличивается и магнитный поток Ф_ш шунтов уменьшается. В итоге уменьшается ЭДС , что ведет к росту вторичного напряжения (5.1). Следовательно, плавному изменению постоянного тока в цепи подмагничивания соответствует плавное изменение напряжения на выходе ТРПШ (рис. 5.2, б).

Электрическое управление вторичным напряжением трансформатора упрощает дистанционное управление трансформатором или же его автоматизацию. Наряду с однофазными существуют трехфазные ТРПШ и АРПШ.