> Техника, страница 94 > Электрический трансформатор

Электрический трансформатор

Электрический трансформатор, статич. аппарат, передающий электромагнитным путем электрич. энергию из одних цепей в другие. Э. т. могут преобразовывать напряжение, число фаз и частоту переменного тока. Первые делятся на: 1) повысительные и понизительные Э. т. для преобразования однофазного и трехфазного тока, 2) измерительные Э. т. тока и напряжения, 3) вольтодобавочные Э. т., 4) Э. т. постоянной силы тока, 5) автотрансформаторы и дивизоры. Э. т. для преобразования напряжения однофазного и трехфазного тока можно разбить на: а) однофазные Э. т., б) трехфазные Э. т., в) трехобмоточные Э. т.,

г) Э. т. с регулированием под нагрузкой. К этим же Э. т. следует отнести электрич. индукционные печи и потенциал-регулятор (смотрите Индукционные машины). В СССР производство Э. т. сосредоточено на трансформаторном заводе в Москве; в 1932/33 г. сделано 14 740 силовых Э. т. с общей мощностью в 3 807 000 kVA.

Однофазный двухобмоточный Э. т. имеет две электрически несвязанные обмотки ^первичную, приключенную к питающей первичной сети, и вторичную, приключенную к вторичной сети. В первичной обмотке под действием первичного напряжения протекает переменнцй шок (смотрите), создающий пульсирующий магнитный поток Ф. Магнитный поток пронизывает обе обмотки и индуктирует в них эдс Е_г и Е₂, определяемые при отсутствии рассеяния выражениями

Е_±=4,44/Фдо₁10”⁸ вольт,

Е₂=4,44/Фгг₂10”⁸ вольт,

где f—частота переменного тока, w_x и w₂— числа витков соответственно первичной и вторичной обмоткам. При разомкнутой вторичной обмотке, то есть при холостом ходе, эдс Е_гпрактически равна напряжению первичной сети и_г. Отсюда из выражений для эдс следует, что при холостом ходе U_X:U₂=ги_г: w₂. Отношение номинальных напряжений, прак тически равное отношению чисел витков, называется коэфициентом трансформации. Напряжения при нагрузке отличаются на несколько % от соответствующих эдс; грубо приближенно можно считать, что и при нагрузке отношение напряжений равно коэф-ту трансформации. Последний можно сделать произвольной величины и следовательно преобразовать электрич. энергию низкого напряжения в энергию высокого напряжения и наоборот. В первом случае Э. т. называют повысит е л ь н ы м, во втором—п онизитель-н ы м. Однофазные Э. т. изготовляют для первичного напряжения, соответствующего стандартизованным напряжениям электрич. сетей; величина вторичного напряжения определяется назначением Э. т. При разомкнутой вторичной обмотке по первичной протекает относительно небольшой намагничивающий ток— ток холостого хода. При приключении нагрузки ко вторичной обмотке по ней протекает ток 1₂.Последний создает магнитодвижущую силу, препятствующую согласно закону индукции образованию первичной обмоткой магнитного потока Ф. Последний сохраняет однако свою величину практически неизменной, потому что напряжение первичной сети создает соответствующий ток в первичной обмотке: чем больше ток 1₂, тем больше и ток 1_г. Приближенно можно принять, что I₁:I₂=w₂:w₁, то есть что токи относятся обратно пропорционально на^ пряжениям. Отсюда следует, что мощность первичной обмотки, выраженная в kVA, равна мощности вторичной обмотки: С7₁1₁=П₂/₂* Э. т. изготовляют для трансформирования различных мощностей, начиная с самых малых, порядка нескольких VA, и кончая крупными, порядка десятков тысяч kVA. Обмотки для лучшей магнитной связи и уменьшения тока холостого хода помещают на общий замкнутый железный магнитопровод: Железо магнитопро-вода обычно насыщено, так как индукция в нем достигает 10 000—15 000 гаусс. При синусоидальном первичном напряжении намагничивающий ток создает синусоидальный поток. Вследствие насыщения железа Э. т. намагничивающий ток получается несинусоидальным и содержит помимо основной гармоники гл. обр. третью. При индукции в 10 000 гаусс амплитуда третьей гармоники 1₀₃ составляет около 20% от основной 1_г1. При анализе работы Э. т. несинусоидальный ток холостого хода заменяют эквивалентным синусоидальным

I₀ ~ 0,7 VnT+n_s.

Мощность, потребляемая при холостом ходе,. Р₀ представляет собой потери (смотрите) в железе Э. т. и его конструктивных частях вследствие перемагничивания. Р₀ относительно весьма мало. Особенно мало Р₀ в осветительных Э. т., где допускают малую индукцию в железе. Ток 1_п отстает обычно от и_г на угол, близкий к 90°; в маломощных высоковольтных Э. т. вследствие емкостных токов во вторичной обмотке ток почти совпадает с и_г. Ток 1₀ составляет в зависимости от мощности Э. т. от 10% и выше от номинального тока при мощностях до 50 kVA и до 5% при крупных мощностях. При нагрузке Э. т. часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, рассеивается и не индуктирует эдс во вторичной обмотке. На фигуре 1 изображено: I—первичная обмотка, II—вторичная, Ф₉—поток рассеяния, Ф_г—поток, пронизывающий первичную обмот-

ку, Фг—вторичную. Величина потока рассеяния пропорциональна силе тока в первичной и во вторичной обмотках. Вследствие рассеяния отношение эдс Е_х и Е₂ при нагрузке не равно коэфициенту трансформации. Для удобства анализа работы Э. т. считают однако, что отношение Е_г к Е₂ и при нагрузке равно коэф-ту трансформации, а влияние рассеяния заменяют тем, что считают, что каждая обмотка обладает индуктивным сопротивлением,

векторная диаграмма при индуктивной нагрузке вторичной цепи. Магнитный поток Ф, создаваемый при холостом ходе током Р, индуктирует отстающие от него на 90° эдс Е_гиЕ₂. Эдс Е₂ вызывает во вторичной цепи ток 1₂. Напряжение вторичной сети U₂ (вектор OU₂) отличается от эдс Е₂ на величину падения напряжения в активном сопротивлении вторичной обмотки I₂R₂ и в индуктивном сопротивлении 1₂Х₂. Первая величина направлена на диаграмме одинаково с током, вторая под углом в 90°. Первичное напряжение 11_г покрывает противоэдс Е_х и омическое и индуктивное падения напряжения в первичной обмотке Ιι^ι и ΙχΧχ. Первичный ток 1₁ построен как сумма его составляющих: тока холостого хода 1₀ и приведенного вторичного тока с обратным знаком Г₂ .= — (1₂ · ^. Обычно в виду удобства построений пользуются приведенными диаграммами, то есть считают, что w₂^w_x. В этом случае Е₁=Е₂. Для того чтобы мощность и сдвиг фаз оставались неизменными, следует вполне определенным способом изображать все величины вторичной цепи:

т_ т wi ττν _ τη wi

Л а - Л О · -, JCL о — Лл О — >

2 * V>1 ’ ^{2 Δ} W₂

Приведенная на фигуре 2 векторная диаграмма соответствует диаграмме цепи из сопроти

влений, электрически соединенных по схеме фигура 3. Эта схема носит название эквивалентной схемы Э.т. Мощность, расходуемая в ответвлении, в сопротивлении Р₀, соответствует потерям холостого хода Р₀; мощность, расходуемая в сопротивлениях Я_х и Я₂,—потерям в обмотках. Применение эквивалентной схемы облегчает анализ работы Э. т.

Падение напряжения. При нагрузке вторичное напряжение вследствие рассеяния и падений напряжения в сопротивлениях обмоток отличается от напряжения при холостом ходе. Вторичное напряжение при том же токе 1₂ различно в зависимости от величины угла сдвига фаз <р₂ во вторичной цепи. При индуктивной и смешанной нагрузках (φ₂ — 0 -У 90°) U₂ меньше напряжения при холостом ходе; при емкостной нагрузке (φ₂=— 90°) возможно увеличение напряжения. При активной нагрузке (φ₂=0) напряжение уменьшается (при номинальной нагрузке) в зависимости“ от мощности Э. т. на 3—1%. При том же <р₂изменение пропорционально величине тока 1₂. Изменение напряжения м. б. вычислено при нагрузке с любым углом сдвига фаз φ₂ по данным опыта короткого замыкания. Опыт состоит в том, что зажимы одной из обмоток Э.т. замыкаются накоротко, а к другой подводят напряжение, пониженное до такой величины, что в обмотке протекает номинальный ток. При опыте отмечаются напряжение первичной сети, так называемым напряжение короткого замыкания, и потребляемая мощность Р_к. Эта мощность практически равна потерям в обмотках Э. т. при номинальном токе. Изменение вторичного напряжения в % вычисляется по ф-ле;

Аи%=(e_r cos <р₂ + е_х sin <р₂) +

+ Wu ^{C0S Sil1} Φ*)“,

где е_г=~. 100; е_х=У е ~ el ; Р—номинальная мощность Э т. в kVA; е_к—напряжение короткого замыкания в % от номинального. При емкостной нагрузке ψ₂ следует считать отрицательным. Без большой погрешности можно пренебречь вторым членом в выражении для Аи%_

Коэфициент полезного действия Э. т. равен отношению полезной вторичной мощности к полученной из первичной сети кпд по ₌ ^υ X* ^cos

^1/0 ΌχΙ iCOS?!

100;

Э. т. высок—доходит до 99% и выше. При номинальной нагрузке в kVA кпд м. б. определен по данным опыта короткого замыкания и холостого хода из выражения:

•уоО __ 1__^Р0 + ^Рк__

^{1/0 А} Р COS<p₂ + P₀ + P_k

100,

где Р₀—потери холостого хода, Р_к—потери короткого замыкания. При нагрузке Р₉ в к раз отличной от Р, кпд определяется из выражения:

_^0 + k _

P cos φ_%-fPo -j- к²· P_k

100.

Величина кпд зависит следовательно от величины потерь в железе Э. т. и в обмотках. Для осветительных трансформаторов, непрерывно“ приключенных к сети, делают относительно небольшими потери холостого хода; для их уменьшения применяют специальное железо и допускают в нем небольшую индукцию.

Включение ненагруженного Э. т. может сопровождаться значительным броском намагничивающего тока. Процесс включения опре^ деляется значением переменного напряжения в момент включения. Если оно максимально, то броска тока не происходит, и в Э. т. в первые же периоды после включения намагничивающий ток такой же, как и при установившемся режиме. Это объясняется тем, что отсутствие магнитного потока в Э. т. в момент включения <юответствует его значению для амплитуды напряжения при установившемся режиме. Наибольшего значения достигает ток при включении Э. т. в момент, когда первичное напряжение равно нулю. На фигуре 4 кривая 3 изображает приложенное напряжение, 2—индуктированное напряжение и 1—магнитный поток. Амплитуда последнего максимально может доходить до двойного значения амплитуды при установившемся режиме. Двойной индукции в железе Э. т. соответствует вследствие насыщения не двойной, а несравненно больший намагничивающий ток. Амплитуда тока включения превышает ток холостого хода в десятки раз и превышает в 8—12 раз номинальный ток при нагрузке. Особенно велик ток включения при сильном насыщении железа. Омич, сопротивление обмоток уменьшает ток включения и способствует переходу в установившийся режим; в мощных Э. т. неустановившийся режим длится до 30 ск. Амплитуда тока включения м. б. приближенно определена по двойной индукции из кривой намагничивания. На фигуре 5 изобра

ток включения оказывает поток остаточного магнетизма. Однако при е_г, равном 3—4%, его влияние незаметно. Для ограничения амплитуды тока включения пользуются двумя способами: 1) первичную обмотку Э. т. приключают к сети через шунтируемое сопротивление, 2) понижают первичное напряжение до 50% и более и затем после включения повышают его.

ПерегрузкаЭ.т. ограничивается допустимым нагревом его частей. Для стандартных Э. т. при /° 35° нагрузка не должна превышать номинальную. После длительной половинной нагрузки допустима перегрузка в 100% в течение 1 минуты, 30% в течение 1 часа и 10% в течение 3 часов.

Короткое замыкание вторичной цепи опасно для Э. т. Установившийся ток короткого замыкания равен 1_п · — ; он в 10—

6/,;

20 раз превышает 1_п. Величина амплитуды неу-становившегося тока зависит от значения вторичного напряжения в момент короткого. Если последнее произошло в момент равенства U₂нулю, то амплитуда неустановившегося тока в 2 раза превышает амплитуду установившегося тока короткого замыкания. Чрезмерная величина тока короткого замыкания опасна для Э. т. в механич. и тепловом отношениях. Электродинамическое взаимодействие первичной и вторичной обмоток пропорционально произведению их токов и весьма велико при коротком. При концентричных обмотках наружная обмотка стремится растянуться, а внутренняя сжаться; особенно велики усилия по середине обмоток. Разрыв концентричных обмоток обычно не наблюдается. При несимметричном расположении обмоток имеет место осевое усилие, стремящееся сдвинуть обмотки. Для избежания опасности сдвига обмотки распола гают симметрично и делают отводы для регулировки по середине. При дисковых обмотках сжимаются средние катушки и прижимаются к ярму концевые катушки. Опасность разрушения последних особенно велика. Для механич. прочности Э. т. при коротком требуется надежная конструкция и укрепление обмоток. Особенно надежно должен быть сделаны прямоугольные катушки, так как под влиянием электродинамических сил они стремятся стать круглыми. Для уменьшения усилий увеличивают при конструировании рассеяние путем увеличения расстояний между первичной и вторичной обмотками, а при дисковой обмотке— надлежащим выбором числа катушек. В тепловом отношении короткое опасно значительным выделением тепла, что может вызвать перегрев и в масляных Э. т. масла. Для предохранения Э. т. снабжается специальными приспособлениями и помощью защитных реле (смотрите) отключается от сети через несколько (2—6) секунд после начала короткого.

Выключение нагруженного Э. т. сопровождается вследствие быстрого убывания магнитного потока появлением эдс самоиндукции, вызывающей значительное пере напряжение (смотрите). Перенапряжение появляется и при выключении Э. т. выключателями, у которых ток после разрыва цепи поддерживается в течение нескольких периодов через вольтову дугу (смотрите). Перенапряжения имеют место и при выключении ненагружениых длинных линий. Для современных Э. т. 3- и 4-кратные перенапряжения сравнительно безопасны.

.Трехфазный 3. т. служит для трансформирования трехфазного тока и делается мощностью от 5 k VA до самых крупных. В СССР для понизительных Э. т. стандартизованы (ОСТ 4815) мощности 5; 10; 20; 50; 100; 180; 320; 560; 1 000; 1 800; 3 200; 5 600; 7 500; 10 000; 15 000; 20 000 и 31 500 kVA; для повысительных Э. т.

стандартизованы мощности в пределах 3 200-f-31 500 kvA. Понизительные Э. т. делаются для номинального первичного напряжения, равного 3; 6; 6,3; 10; 10, 5; 15; 35; 110 и 220 kV. Для вторичных напряжений стандартизованы 133; 230; 400; 525; 3 150; 3 300; 6 300; 6 600; 10 500; 11 000; 38 500 V. В соответствии с конструкцией магнитопровода трехфазные Э. т. делятся на: 1) броневые и 2) стержневые. Первые распространены несравненно меньше, чем вторые. Трехфазный броневойЭ.т. можно считать состоящим как бы из трех однофазных броневых Э. т., поставленных друг на друга. Магнитопровод стержневогоЭ.т. состоит из трех вертикальных стержней—сердечников, соединенных сверху и снизу ярмом. На фигуре 6

и 7 изображен стержневой магнитопровод; подробнее о нем изложено в разделе «конструкция Э. т.». Первичные и вторичные обмотки размещают на всех 3 стержнях. Первичные обмотки отдельных фаз соединяются в «звезду» (фигура 6) или в «треугольник» (фигура 7). Они должны соединяться т. о., чтобы у включенного Э. т. в каждый момент поток, проходящий по одному сердечнику, был бы равен и противоположен по направлению сумме потоков двух остальных сердечников. Другими словами, должно иметь место условие Φ₁ + Φ₂ + Φ_ί=0. Для правильности соединения нужно при звезде связывать в нулевую точку только начала или только концы"фазных обмоток. При треугольнике следует соединять конец одной обмотки с началом другой. Магнитные сопротивления для крайних фаз больше, чем для средней, вследствие этого их ток холостого хода больше, чем ток средней фазы. Изредка делают маг-нитопроводы с симметричным расположением сердечников; у подобных Э. т. равны токи холостого хода всех трех фаз. Магнитодвижущие силы отдельных фаз поддерживают друг друга, и в виду этого ток холостого хода каждой фазы составляет примерно ²/з тока, протекавшего бы при включении обмотки только одной фазы Э. т. Вторичные обмотки соединяют в: 1) треугольник, 2) звезду и 3) зигзаг. Вторичные обмотки фаз соединяются между собой т. о., что получается симметричная система вторичных линейных напряжений. При треугольнике следует соединять конец одной фазы с началом другой; при звезде в нулевую точку соединяют только начала или только концы фазных обмоток. При соединении в зигзаг (фигура 8) вторичная обмотка каждой фазы состоит из двух половин 1 и 2 или соответственно 3 и 4, 5 и 6“, помещенных на разных сердечниках. Две половины разных фазных обмоток, находящиеся на одном сердечнике, располагаются обычно кон-центрично. Отношение вторичных линейных напряжений Г/₂ к первичным линейным U_x зависит от схем соединений обеих обмоток и от чисел витков первичной и вторичной обмоток w_xи w₂. Значение U₂ U_x при разных комбинациях видно из следующей таблицы.

Первичная обмотка	Вторичная обмотка	UbIUi
Звезда 3вейда Звезда 1 Треугольник 1 Треугольник	Звезда Треугольник Зигзаг Треугольник Звезда	VfJ‘Wi 0,5r/8 0,866 го/wj wjv?! 1,73 wjwi

При включении треугольником в фазной обмотке протекает ток, равный 0,578 линейного тока; напряжение на зажимах фазной обмотки равно линейному напряжению. При звезде и зигзаге в фазной обмотке протекает линейный ток; фазное напряжение равно 0,578 линейного. Соединение звездой является наиболее дешевым. Действительно при тех же мощности, плотности тока и числе V на виток у обмотки, включенной звездой, сечение провода приблизительно в 1,73 раза больше, чем у об мотки, соединенной в треугольник; с другой стороны, число витков у нее составляет всего 0,578 от числа витков треугольника. Обмотка с меньшим числом витков, но из более толстого провода стоит дешевле за счет изоляции и работы. Дешевле при звезде и соединения между фазами. Чем меньше мощность и выше напряжение, тем относительно дороже включение треугольником по сравнению со звездой. Соединение в зигзаг дороже, чем звездой, т. к. при том же числе V на виток должен быть при зигзаге на 13,4% больше витков. Излишек числа витков нужен в виду того, что эдс сдвинуты в половинах обмотки фазы на 120° и результирующая эдс составляет всего 80,6% от их суммы. При схеме звезда/звезда и отсутствии нулевых проводов намагничивающий ток синусоидален, в виду чего магнитный поток содержит третьи и высшие гармоники. Первые направлены во всех трех стержнях в одну сторону и создают общий пульсирующий с тройной частотой однофазный поток, замыкающийся по воздуху или через стенки бака Э. т. Однофазный поток холостого хода незначителен, так как велико магнитное сопротивлен е его пути. Этот поток индуктирует в фазных эдс составляющие тройной частоты, не превышающие нескольких %, что мало существенно. В линейных напряжениях третьих гармоник нет. При включении одной из обмоток треугольником магнитный поток синусоидален, так как токи третьей гармоники протекают внутри Э. т. по обмоткам, соединенным треугольником. При соединении звезда/звезда иногда устраивают три добавочные обмотки; последние соединяют в замкнутый треугольник, называемый третичным. В этом случае магнитный поток синусоидален. В СССР для силовых трехфазных Э. т. стандартизованы всего две схемы: 1) звезда/звезда с выведенным нулем и 2) звезда/треугольник. Звездой соединяется всегда обмотка высшего напряжения. В первой схеме сдвиг вторичных линейных напряжений относительно первичных равен нулю; это достигается тем, что в нулевые точки в обеих обмотках соединяются концы или соответственно начала. Во второй схеме сдвиг равен 330°.

Нагрузка трехфазного Э. т. бывает симметричная и несимметричная. В первом случае по фазным обмоткам текут равные токи, и вторичные линейные напряжения равны между собой. Изменения их по сравнению с холостым ходом вычисляются по тем же ф-лам, как pi для однофазных Э. т. Напряжение короткого замыкания е_к и потери в меди Р_к определяются из аналогичного же опыта короткого замыкания. Для стандартных Э. т. величина е_к изменяется в зависимости от мощности и напряжения в пределах 5,5 -У 7,5%. У стандартных Э. т. падение напряжения при активной нагрузке (cos φ₂=1) уменьшается с ростом мощности. Оно равно 3,8% для Э. т. в 5 kVA и 1,15% для Э. т. в 5 600 kVA. При несимметричной нагрузке вторичные напряжения не равны между собой. Распределение токов в фазах первичной обмотки соответствует во всех схемах без нулевых проводов токам во вторичных обмотках. Однофазная нагрузка, приключенная к двум линейным проводам, распределяется сл. образом: 1) при схемах звезда/звезда и треугольник/звезда нагружаются полным током две фазы обеих обмоток, в третьей фазе их ток вовсе не протекает; 2) при схемах звез-да/треугольник и треугольник/треугольник ток

Фигура 8.

в обмотке одной фазы приблизительно в 2 раза больше, чем в обмотках двух других. Несим-метрия вторичных напряжений зависит только от величин нагрузки и е_к и не зависит от схемы соединений. Четырехпроводная система получается приключением нулевого провода к нулевой точке вторичной обмотки, соединенной звездой или в зигзаг. Напряжение между каждым линейным проводом и нулевым в 1,73 раза меньше, чем между линейными проводами. Четырехпроводная система широко применяется для приключения двигателей к линейным проводам и ламп к нулевому и одному линейному проводам. При четырехпроводной системе м. б. случайно нагружена только одна фаза вторичной обмотки. Если первичная обмотка соединена звездой без нулевого провода, то у нее при этом нагружена током обмотка всех трех фаз; по первичной обмотке, находящейся на том же сердечнике, что и нагруженная фаза вторичной обмотки, протекает ток в два раза больший, чем по двум другим обмоткам. Вследствие неуравновешенности мдс на каждом сердечнике появляется однофазный пульсирующий поток. Он значительно искажает систему вторичных напряжений и вызывает добавочные потери в баке Э. т. Согласно стандарту в нулевом проводе допускается ток, не превышающий 25% от номинального. Если первичная обмотка соединена в треугольник, то однофазный поток почти полностью уничтожается уравнительными токами в обмотках треугольника, и вторичные напряжения меньше искажаются. Аналогичное действие при первичной обмотке, соединенной в звезду, оказывает третичный треугольник. При значительных нагрузках нулевого провода пользуются при больших мощностях схемой треугольник/звезда, при малых— схемой звезда/зигзаг, при которой также мало искажение напряжений. Кпд трехфазного Э. т. очень велик. Для стандартных Э. т. он увеличивается с ростом мощности Э. т.: для 5 kVA— кпдок. 95%, для 5 600 kVA—98,8%. Величина кпд вычисляется по тем же ф-лам, как и для однофазного Э. т.

Трансформирование трехфазного тока тремя однофазными 3. т. широко применяется в Америке; у нас этим способом пользуются при самых крупных мощностях и высоком напряжении. Три однофазных Э. т. стоят дороже и имеют худший кпд, чем трехфазный Э. т. Первичные обмотки трех Э. т. можно приключать любыми концами к первичной сети; вторичные обмотки соединяют так, что получается симметричная система вторичных линейных напряжений. Обмотки соединяются по схемам: 1) звезда/звезда, 2) треугольник/звезда, 3) звез-да/треугольник и 4) треугольник/треуголь-ник. Соединение звезда/звезда самое дешевое. Однако оно имеет недостаток: при отсутствии нулевых проводов магнитные потоки не синусоидальны в виду синусоидальност и намагничивающих токов. Вследствие этого фазные эдс содержат значительные третьи гармоники, что недопустимо, в особенности при передачах высокого напряжения. Для получения синусоидальных магнитных потоков, и следовательно эдс, устраивают в каждом Э. т. добавочные обмотки и соединяют их в третичный треугольник. Третичный треугольник нагружают иногда на синхронный конденсатор. При схемах треугольник/звезда и звезда/тре-угольник магнитные потоки и фазные эдс синусоидальны. Соединение треугольник/звезда распространено для повысительных Э. т., звез-да/треугольник — для понизительных Э. т.,. треугольник/треугольник в виду дороговизны применяется редко. При четырехпроводной системе вторичные обмотки соединяют в звезду с нулевым проводом. Первичные обмотки в этом случае должен быть соединены в звезду с нулевым проводом или в треугольник. Первое соединение распространено в Америке. Соединение первичной обмотки в звезду без, нулевого провода непригодно при больших нагрузках нулевого провода в виду больших искажений вторичных напряжений при однофазной или сильно неравномерной нагрузке. Искажения при однофазной нагрузке вызваны тем, что происходят большие падения напряжения в первичных обмотках Э. т., не нагруженных током на вторичной стороне. Соединение треугольник/звезда с нулевым проводом применяется для мощных понизительных Э. т. При наличии нулевого провода на первичной стороне в схеме звезда/треугольник можно в случае порчи одного Э. т. или для уменьшения потерь отключать один Э. т. Оставшиеся два будут продолжать работу. Мощность при этом должен быть понижена до 57,8% номинальной.

Трансформирование трехфазного тока двумя однофазными 3. т. осуществляется: 1) V-образ-но соединенными одинаковыми Э. т. и 2) Т-об-_А „ разно соединенными

^а (фигура 9 и 10). Первая схема применяется для Ь включения в трехфазную сеть Э. т. напряжения, для понижения ^с напряжения во время пуска в ход трехфазных а двигателей и иногда в электропередачах. В последнем случае схемой пользуются не в качестве нормальной, а при-- с меняют ее при трансформировании тремя Э. т., соединенными в треугольник/треугольник (Δ/Δ)· ^в периоды малой нагрузки и при порче одного из Э. т. Переход от схемы Δ/Δ к схеме V/V осуществляется отключением одного Э. т. Оставшиеся Э. т. должны после этого передавать мощ-

β*-

С0-

В _β

Фигура 9 и 1 0.

ность, не превышающую 57,8% от мощности да включения. Отключение одного Э. т. во время малой нагрузки уменьшает потери; особенна это выгодно для силовых Э. т., у которых велика отношение потерь в железе к потерям в меди. Нек-рое удобство, как показал автор, имеет V-образная схема для кенотронных выпрямительных установок. Вторичное напряжение в обеих схемах при холостом ходе совершенна симметрично: в V-образном включении напряжение U_ca определяется напряжениями U_rbи U_hc и равно им по величине. При нагрузке вторичные напряжения образуют несимметричную систему. Для схемы V напряжения м. б. вычислены для любой нагрузки по эквивалентной схеме (фигура 11). При симметричной нагрузке мала несимметрия вторичных напряжений. В случае равномерной активной нагрузки небольших Э. т. напряжения практически симметричны. Стоимость двух V-об-разно соединенных Э. т. примерно равна стоимости трех Э. т. для той же мощности. При Т-образной схеме (фигура 10) Т_п имеет на 13,4% меньше витков, чем Т_т. В виду этого схема несколько дешевле, чем схема V. Она дает кроме того более симметричное вторичное напряжение при нагрузке. Т-образная схема применяется для питания от трехфазной сети шестифазных преобразователей; вторичные обмотки Э. т. соединяются при этом в двойное Т.

Конструкция Э. т. в основном представляет собой магнитопровод с обмотками. Для изоляции и охлаждения магнитопровод помещается в баке с маслом; зажимы обмоток выводятся наружу через крышку бака. Магнитопровод Э. т. делается из легированной листовой трансформаторной стали толщиной в 0,35 или 0,5 миллиметров. В СССР употребляют сталь с характерными свойствами (ОСТ 3890): потери (смотрите) вследствие перемагничивания на токи Фуко и гистерезис не превышают при индукции в 10 000 гаусс для стали толщиной 0,5 миллиметров 1,8 W/кг, а для стали толщиной 0,35 миллиметров— 1,3 W/кг при индукции в 15 000 гаусс—для первой 3,8 W/кг и для второй 3,3 /кг. Увеличение потерь со временем (старение) не превышает 5%. Магнитная проводимость стали значительна: при 100 намагничивающих ампер-витках на см—индукция не менее 16 500 гаусс. Для уменьшения потерь на токи Фуко листы изолируются друг от друга оклейкой одной стороны папиросной бумагой или лакировкой. Величина индукции в железе для сухих Э. т. в пределах 9 000-У 13 000 гаусс, для масляных Э. т. с мощностью до 100 kVA—10 000-7-14 500 гаусс, при больших мощностях—13 500-7-14 500 гаусс. Магнитопроводы делятся на: 1) стержневые и 2) броневые с разветвленной магнитной цепью. Стержневой магнитопровод трехфазного Э. т. имеет три сердечника, несущих обмотки и 2 ярма, служащих для магнитного соединения сердечников. Индукция в ярме берется обычно на 30% меньшей, чем в сердечнике. У магнитопровода однофазного Э. т.— 2 сердечника. Магнитопроводы самых крупных Э. т. делаются у трехфазных с пятью, а у однофазных—с четырьмя сердечниками. Магнитопровод мощных однофазных Э. т. часто делается из двух магнитопроводов, вставленных один в другой и жестко скрепленных. Сердечники, набранные из листов, стягиваются изолированными болтами с помощью нажимных деревянных или (в больших Э. т.) железных накладок; ярмо стягивается болтами и деревянными брусками или железными швеллерами. У малых Э. т. сердечник прямоугольного или крестообразного поперечного сечения. У больших Э. т. сердечник составляется из ступеней различной ширины, благодаря чему в собранном виде он приближается по форме к цилиндру. Число ступеней увеличивается с ростом диаметра: при 150 миллиметров 3 ступени, при 200 миллиметров—6 и более. Отдельные ступени отделяются иногда аксиальными каналами для охлаждения (на фигура 12—поперечное сечение сердечника, видны каналы). Сердечники соединяются с ярмом двумя способами: 1) встык и 2) шихтовкой. При стыковом магнитоироводе сердечники и ярмо набираются и прессуются порознь, а затем при сборке ярмо особыми болтами прижимается к сердечни- ^ кам. В месте стыков прокла- _ дывается асбест, препятствую- Щ щий нагреву токами Фуко.

Шихтованные магнитопроводы не имеют стыков между сердечниками и ярмом; это достигается особой системой нарезки листов и переплетением листов ярма с листами сердеч- ^фиг· ¹²· ника. Шихтованный сердечник легче, чем стыковой, вследствие отсутствия прижимного устройства. В табл. 1 даны основные размеры стержневых магнитопроводов трехфазных Э. т. с напряжением 6,6 kV.

Таблица 1.— Размеры стержневых магнитопроводов трехфазных Э. т.

Мощность в kVA	Дням, сердечника в миллиметров	Высота в миллиметров	Расстояние между осями в миллиметров
5	85	200	185
20	110	250	210
50	140	250	240
75	140	350	240
100	140	450	240
125	155	550	250
200	165	650	290
250	180	650	290
400	195	750	ЗВ5
500	210	750	335
640	210	1 000	335

Броневые магнитопроводы распространены значительно реже стержневых. Они применяются для однофазных, например печных Э. т. Достоинство броневого магнитопровода—надежное механич. укрепление обмотки.

Обмотки делаются из медного или (редко) алюминиевого провода (смотрите). Провод берется изолированный или, при больших сечениях, голый. Изоляция обычно состоит из двух слоев хлопчатобумажной пряжи; тонкие провода изолируются шелком или эмалируются. Проводники применяются круглые, прямоугольные и в виде голой тонкой ленты, например в сварочных Э. т. Круглые провода применяются при малых силах тока; для мощных трансформаторов обмотка делается всегда из прямоугольного провода, т. к. она получается более прочной. Сечение проводов выбирают, исходя из желательной (из условий потерь и охлаждения) плотности тока. Для сухих Э. т. плотность тока лежит в пределах * 1.34-2,3 А /мм², для масляных—2,5^-3,8 А /мм² и для масляных с искусственным охлаждением—4^-5,8 А /мм². При больших силах тока применяют ряд параллельных цепей. Обмотка наматывается специальными намоточными станками, обычно на прессшпаиовых каркасах. Форма обмотки круглая или прямоугольная. Первая прочнее в механическом отношении при коротких замыканиях. После намотки катушка сушится в течение 6 час. в автоклаве под вакуумом до 70 сантиметров при t° 95°. Готовые катушки пропитываются изоляционным лаком (смотрите), например глипта-левым, и снова сушатся в течение 30-7-75 час. Особо тщательно изолируются крайние катуш

ки стержней. Обмотки делятся на: 1) дисковые и 2) концентричные. При дисковых первичная и вторичная обмотки состоят из отдельных катушек—дисков, помещаемых на сердечнике друг над другом по оси в чередующемся порядке: диск первичной, затем диск вторичной и т. д. У ярма помещают диск низковольтной обмотки. Между дисками разноименных обмоток помещают небольшие прокладки из прессшпана (смотрите) или дерева, почему получается радиальный зазор — канал. Последний служит для изоляции и охлаждения торцов воздухом или маслом. Соединения друг с другом отдельных дисков первичной и вторичной обмоток производятся по разным сторонам сердечника. Места соединений обматываются кембриком или лентой. Дисковые катушки имеют большой радиальный и малый аксиальный размеры. При прямоугольном проводе делается всего 2 витка в слою, при круглом больше. Для удобства соединений катушки наматываются т. о., что и начало и конец находятся снаружи. Это достигается тем, что при намотке берут за начало середину длины провода и мотают одну половину по часовой стрелке, другую против; сложенные полукатушки образуют сдвоенный диск. Между полу катушками прокладывают иногда шайбы. Диски, расположенные на одном стержне, стягиваются и скрепляются; крепежным материалом служит дерево. Дисковые обмотки применяют главным образом в броневых трансформаторах. При концентричных обмотках внешний диаметр одной из обмоток делается меньшим, чем внутренний другой, и первая помещается коаксиально внутри второй. Для уменьшения усилий при коротких замыканиях обмотки должны иметь одинаковый аксиальный размер или должен быть расположены симметрично. С этой же целью добавочные катушки располагаются по середине. Ближе к сердечнику располагается обычно обмотка меньшего напряжения. Она насаживается непосредственно на сердечник или на изоляционный цилиндр. Между обмотками помещают изоляционный цилиндр толщиною в 3—5 миллиметров и оставляют, прокладывая продольные рейки, аксиальный канал для изоляции и охлаждения; при напряжении в 6,6 kY канал делают в 8 миллиметров, при 38 kV—20 миллиметров. Концентричные обмотки распространены больше дисковых. Они применяются и для трехобмоточных трансформаторов. При мощностях до 500—600 kVA и напряжении до 525 V низковольтная обмотка делается в виде одно- или двухслойного цилиндра; также выполняется высоковольтная обмотка при напряжениях до 3 kY. При больших напряжениях высоковольтная обмотка делается многослойной и делится на отдельные сдвоенные катушки—секции (секционная обмотка). Последнее делают для того, чтобы не было слишком велико напряжение между соседними витками. Напряжение на одну катушку обычно не превышает 800 V. Между катушками оставляют радиальные каналы; число витков в отдельных слоях обычно одинаковое. Между слоями прокладывают кабельную бумагу толщиной 0,06 миллиметров. Секционная обмотка применяется при мощностях до 100 kVA и напряжении до 35 kV. В секциях высоковольтных .трансформаторов в каждом слое делают на 1 виток меньше, чем в предыдущем. В итоге получают т. н. конусную обмотку. При больших мощностях (свыше 1 000 kVA) и при высоких напряжениях применяют непрерывную и спи ральную обмотки. Последняя применяется при большом числе параллельных цепей (до 30). Непрерывная обмотка мотается из прямоугольного провода и состоит из ряда многослойных дисков. В каждом слое один виток. Соседние· диски помощью прокладок отделены друг от-друга каналами. Особенностью обмотки является отсутствие спаек между отдельными дисками. Это достигается тем, что наружный провод одного диска путем особого приема намотки переходит в наружный же провод соседнего диска. В виду непрерывности обмотка отличается большой прочностью. Спиральная обмотка также не имеет спаек. Недостатком непрерывной обмотки является невозможность смены отдельных катушек при их пробое. В настоящее время непрерывные обмотки вытесняют секционные в виду своей прочности.

Охлаждение. Кожух. Консерватор. Потери в Э. т. вызывают нагрев его частей. Нормы, исходя из условий прочности, ограничивают наибольшую допустимую Г обмоток в 95° для непогруженной в масло и в 105° для погруженной. У Э. т. малой мощности до 200—300 kVA охлаждающая поверхность достаточно велика (ок. 25 см² на 1 W потерь), и обмотки м. б. сделаны сухими с естественным воздушным охлаждением. Для увеличения охлаждающей поверхности иногда прокладывают между катушками дисковой обмотки металлич. листы, охватывающие все три стержня. Ребристые сухие Э. т. строятся для напряжений_гне превышающих 10—15 kV. Если естественное охлаждение сухого Э. т. недостаточно, то прибегают к искусственному охлаждению (к вентиляции и обдувке). Э. т. средней и большой мощности делаются с масляным охлаждением. Сердечник помещается в кожухе, заполненном минеральным, легко подвижным изоляционным маслом (смотрите). Применяемое в СССР масло должно обладать согласно ОСТ 600 определенными свойствами в отношении элек-трич. прочности на пробой (не менее 12 кУ/см), вязкости, ί° вспышки и застывания и др Масло нужно периодически (раз в 3 месяца) испытывать, очищать-и сушить и изредка заменять. Вес масла в Э. т. составляет ок. 2—4 килограмма на 1 kVA. Кожухи (баки)Э. т. бывают гладкие, волнистые, гладкие с боковыми камерами (радиаторами) и трубчатые. Для удобства передвижеция баки устанавливаются на катках. Баки мощных Э. т. имеют краны для спуска масла и для присоединения к аппарату для чистки и сушки масла. Гладкие баки делаются из котельного железа; их применяют для Э.т. малой мощности до 50 кУАи для Э. т. самой большой мощности при наличии внутреннего водяного охлаждения масла или при искусственной циркуляции и охлаждении его. При естественном охлаждении масло передает тепло стенкам бака. Во избежание перегрева нужно, чтобы на 1 м¹ боковой поверхности приходилось не более 550 W потерь при гладком баке и 300 W при волнистом. При средних мощностях делают для увеличения охлаждающей поверхности баки из волнистого железа. На фигуре 13 изображен Э. т.

I мощностью 560 kVA, 6 kV с баком из волнисто-; го железа. Гладкие овальные баки из котель-I ного железа толщиной до 15 миллиметров с кармана-¹ ми — боковыми ребристыми плоскими радиа-I торами—применяют у Э. т. мощностью поряд-¹ ка тысяч kVA. На фигуре 14 изображен однофаз-I ный высоковольтный Э. т. с подобным баком. Вместо боковых радиаторов в трубчатых ба-

ках верхняя и нижняя части бака соединяются снаружи гладкими трубами. Последние служат для лучшей циркуляции масла. При очень крупных мощностях, порядка 30 000 kVA, естественное масляное охлаждение недостаточно. В последнее время применяют обдувку воздухом радиаторов бака. Вокруг бака помещается кольцевой воздухопровод, из которого струями под давлением выдувается через сопла

Фигура 13. Фигура 14.

воздух. Воздух подается специальным вентилятором. Расход воздуха ок. 1,5 м¹ на 1 kW потерь. При отсутствии дутья нагрузка должен быть понижена примерно на 30%. В мощных Э. т. пользуются искусственным охлаждением масла. Существуют два способа: 1) внутреннее водяное охлаждение масла помощью змеевика с проточной холодной водой, помещаемого вверху внутри бака, и 2) охлаждение масла путем прогона его насосами через змеевик, охлаждаемый воздухом или помещенный в водяной канал. После охлаждения масло поступает назад в бак. Первая система занимает меньше места, но вторая безопаснее, так как легче надзор за змеевиком и меньше опасность попадания воды в масло. Э. т. с искусственным охлаждением требуют тщательного надзора и обычно снабжаются сигнальными устройствами. Бак Э. т. мощностью свыше 100 kVA делается согласно ОСТ

(масл орасши-ритель). Последний представляет собой горизонтальный цилиндр с объёмом, равным 8 — 10% от объёма бака. Консерватор устанавливается на крышке бака и соединяется с ним трубой. Бак заполняется маслом т. о., что верхний уровень холодного масла находится в консерваторе. Благодаря этому при всех температурных изменениях объёма масла бак Э. т. всегда заполнен маслом, и в нем нет соприкосновения масла с воздухом. Этим избегают проникновения в масло бака влаги из воздуха и улучшают условие работы изоляции. Консерватор имеет указатель уровня масла и краны. При коротких замыканиях вследствие сильного выделения тепла происходит значительное расширение масла. Для предохранения бака от разрыва в мощных Э. т. устанавливается предохранительная выхлопная труба, закрытая на конце стеклянной диафрагмой. Последняя ломается

4815 (2) с консерватором

при чрезмерном давлении масла, которое и выливается наружу. На фигуре 15 изображен консерватор 5 и предохранительная труба 3;

2, 4—воздушные краны, 6—уровень холодного масла, 7—соединительная труба, 8—бак Э. т., 9—маслоуказатель, 10—диафрагма. В трубе, соединяющей консерватор с баком, помещается у трансформатора с мощностью, превышающей 1 000 kVA, защитное газовое реле Бухгольца.

Зажимы обмоток выводятся наружу череа проходные изоляторы (смотрите) в крышке бака; в Э. т. для установки в шахтах пользуются кабелем. При высоких напряжениях употребляют конденсаторные выводы и маслонаполненные изоляторы—б ушинги. УЭ.т. с напряжением до 6 kV изоляторы делаются трехклеммными—выводятся через один изолятор 3 зажима от концов обмотки каждой фазы. Это делается для регулирования напряжения на ±: 5%. У Э. т. мощностью свыше 1 000 kVA переключение числа витков делается по середине обмотки. Соответствующие отпайки подводятся к особому переключателю, монтируемому внутри кожуха; штанга для управления^ выводится наружу.

Параллельная работа Э. т. заключается в том, что два или несколько Э. т. трансформируют энергию в общую вторичную сеть. Первичные обмотки параллельно включенных Э. т. питаются от той же сети или при параллельной работе станций — от разных сетей. Двустороннее параллельное включение применяется: 1) при сильно меняющейся нагрузке, 2) для удешевления резерва, 3) при постепенном увеличении мощности подстанции. В первом случае выгодно иметь несколько Э. т. вместо одного мощного, т. к. в часы малой нагрузки можно отключить часть их, почему увеличивается за счет уменьшения потерь в железе кпд всей установки. Применение нескольких Э. т. вместо одного удешевляет резерв, т. к. последний м. б. рассчитан при этом лишь на часть мощности. Электрически соединены м. б. лишь зажимы вторичных обмоток, имеющие в любой момент одинаковый потенциал. У трехфазных Э. т. это условие выполнимо при одинаковом (0°, 180°, 150° и 330°) сдвиге треугольников вторичных напряжений относительно первичных. Параллельно вообще м. б. включены трехфазные Э. т. с соединениями: 1) звезда/звезда, треугольник/треугольник и треугольник /зигзаг или 2) звезда/треугольник, треугольник /звезда и звезда/зигзаг. Включение на параллельную работу всегда требует проверки сдвига вторичных напряжений относительно первичных. При двустороннем параллельном соединении Э. т. должны иметь одинаковые коэф-ты трансформации. При неравенстве их Э. т. с большей вторичной эдс посылает при холостом ходе уравнительный ток в другие Э. т. Уравнительный ток при двух Э. т. определяется выражением:

1=-

vh

ei- + -

- + У

1005

где γ—разность коэф-тов трансформации в %, 1_г—номинальный ток одного из Э. т., b—отношение номинального тока другого Э. т. к току A* 6ja и е_А2—напряжения короткого замыкания. Нагрузка сети должна распределяться между Э. т. пропорционально их мощностям. Идеальная параллельная работа происходит при равенстве у Э. т. е_к и е_г. Нормы допускают отличие в напряжениях короткого замыкания в пределах +10% от среднего значения. При параллельной работе Э. т. разных мощностей рекомендуется, чтобы меньший имел большее е_к. Ток нагрузки равен геометрии, или ариф-метич. сумме токов Э. т. Второе имеет место при равенстве не только е_к, но и е_у Э. т.; этот «случай выгоден, т. к. при нем получаются наименьшие потери в обмотках. В виду трудности иметь одинаковые е_к и е_г у Э. т. разных мощностей не рекомендуется параллельная работа В. т. с мощностями, отличными друг от друга «больше чем в три раза. При неравенстве е_к нагрузка распределяется обратно пропорционально им. При параллельной- работе нескольких Э. т. нагрузка в kVA, приходящаяся на п-ый Э. т., определяется выражением:

kVA„ =

Ь + Pl +. + *!

^eh -i &кп ^ек п.

Рп

^е*«

тде Р—мощность нагрузки в kVA, Р_и Р₂ и т. д.—номинальные мощности; в_Л1, е_к2 и т. д.— напряжения короткого замыкания в %. Для улучшения распределения нагрузок при параллельной работе Э. т. с неравными е_к пользуются: 1) дроссельными катушками (смотрите) или реакторами (смотрите); 2) изменением числа витков Э. т. Включение одного из Э. т. через дроссельные катушки равносильно увеличению е_к путем подбора можно добиться надлежащего распределения нагрузок. При втором способе уменьшают число витков первичной обмотки у Э. т. с большим е_к, почему увеличивается его нагрузка. Этот способ связан с уравнительным током при холостом ходе.

Трехобмоточные Э. т. имеют на каждом стержне по три электрически не связанные обмотки, приключенные к трем различным сетям. Две обмотки обычно соединены звездой, а одна—треугольником. Трехобмоточные Э. т. применяются в мощных высоковольтных сетях для замены двух отдельных Э. т. в случае: 1) трансформирования энергии из первичной сети с напряжением U_x в две вторичные сети с напряжениями U₂ и С7₃, 2) для трансформирования из двух первичных сетей в одну общую вторичную. В первом случае у повы:ительного трехобмоточного Э. т. первичные обмотки соединяются треугольником, вторичные— звездой. У понизительного трехобмоточного Э. т. первичные обмотки (например для 110 kV) соединяются в звезду, вторичные—для большего напряжения (например 33,5 kV) в звезду и для меньшего (например 6,6 kV) в треугольник. Очень распространено питать этой обмоткой синхронный компенсатор. Трехобмоточный Э. т. дешевле и занимает меньше места, чем два соответствующих отдельных Э. т. Добавочная третичная обмотка применяется и в Э. т., приключаемых только к двум силовым сетям. В этом случае она соединена в треугольник и служит: 1) для прохождения токов третьей гармоники, 2) для питания измерительных и защитных цепей, 3) для выравнивания нагрузки фаз первичной сети у Э. т. при соединении первичной обмотки в звезду, а вторичной—в звезду с нулевым проводом.

Разберем работу трехобмоточного Э. т. при передаче энергии из одной первичной сети в две вторичные. Пренебрегая намагничивающим током, можно считать, что сумма ампервит-ков трех обмоток равна нулю:

hW_t + I₂w₂ + J₃w₃=0.

Учитывая, что обычно сдвиг между токами Ιχ и 1, невелик, можно принять первичный ток равным сумме приведенных вторичных токов. При питании одной из вторичных обмоток синхронного компенсатора вследствие большого сдвига (ок. 120°) между 1₂и первичный ток м. б. равен приведенному вторичному или третичному току. Первичная обмотка обычно не рассчитывается на суммарную мощность вторичных обмоток, а конструируется для той же (или на 33% большей) мощности, что и одна из вторичных. При нагрузке трехобмоточного Э. т. напряжения вторичных обмоток не равны напряжениям при холостом ходе; изменение напряжения на зажимах одной из обмоток зависит от токов и сдвигов фаз в обеих вторичных обмотках. На фигуре 16 приведена векторная диаграмма напряжений для одной из вторичных обмоток. На диаграмме

Rki2=-Ri + Хш=Χί + Х₂,

Ό _ Rkl2 + Ft/m + Rk2Z. Λ*· _ + Хлз - -XkZZ

^123 — 2 > ^123 — 2 *

Диаграмма для третьей обмотки аналогична данной. Отметим, что практически напряжения U₂ и С7₃ почти совпадают по фазе.

Трехобмоточный Э. т. может работать параллельно с другим трехобмоточным Э. т. и с двухобмоточным Э. т. Возможны три случая: 1) параллельная работа и вторичных и третичных обмоток, 2) параллельная работа только вторичных или только третичных обмоток, 3) параллельная работа одной из обмоток со вторичной обмоткой двухобмоточного Э. т. В первом случае параллельная работа протекает удовлетворительно, если напряжения короткого замыкания между отдельными обмотками мало отличаются друг от друга. Изменения нагрузок обмоток одной из вторичных сетей мало влияют на распределение токов в обмотках другой сети. Во втором и третьем случаях величина тока в изолированно работающей обмотке трехобмоточного Э. т. оказывает влияние на распределение токов в параллельно включенных обмотках. Для уменьшения этого влияния применяют особое размещение обмоток—помещают первичную обмотку между вторичной и третичной, что уменьшает изменение индуктивного падения напряжения при изменении тока другой обмотки. Подобное размещение однако является конструктивно менее удобным, чем то, при котором обмотки высшего напряжения помещаются снаружи, а обмотки с меньшим напряжением концентрично внутри. Отметим, что вопрос параллельной работы трехобмоточного Э. т. с двухобмоточным является весьма серьезным и требует просчетов.

Э. т. с изменяемым при нагрузке коэфициен-том трансформации широко применяются в современных электропередачах и для питания ртутных выпрямителей, преобразователей, электропечей и др. в тех случаях, когда требуется регулирование вторичного напряжения. Стоимость их примерно на 40% больше, чем обычных Э. т. В одних системах можно ступенями регулировать напряжение, в других плавно. В первых вторичное напряжение регулируют обычно на ±10% ступенями в 2%; в

Э. т. для печей делают большие пределы. Во вторых достигается регулирование в пределах ± 100%. Мощность Э. т. с плавным регулированием ограничивается несколькими сотнями kVA. Э. т. с регулированием ступенями строятся мощностью в тысячи kVA. Для регулирования в высоковольтных Э. т. пользуются обычно добавочным автотрансформатором или се-риесным Э. т. Эти системы дороже, но безопаснее, так как в случае порчи регулирующего устройства можно его отключить и оставить главный Э. т. под нагрузкой. У Э. т. значительной мощности управление осуществляется сервомотором мощностью в долях IP. В обеих системах возможно ручное управление сервомотором и автоматическое от реле. Автоматическое управление очень сложно—оно содержит реле управления,реле, блокирующее при коротком замыкании, промежуточное с выдержкой времени, сигнальные устройства, быстродействующие тормоза, сервомотор с конечным выключателем и др. В последнее время за границей широко распространились Э. т. с автома-тич. управлением для поддержания постоянства напряжения на концах фидеров.

Э. т. со ступенчатым регулированием отличаются от нормальных Э. т. тем, что одна из обмоток снабжена рядом отпаек (выводов). Для регулирования производят переключения, почему меняется число витков, обтекаемых током. Все системы можно разбить на две: в одних Э. т. в нулевую точку звезды связывают те или иные отпайки, в других—первичную или вторичную сеть приключают к тем или иным отпайкам. В обеих системах при этом меняется число рабочих витков. Переключения производятся под нагрузкой—без разрыва рабочей цепи. Отдельные конструкции отличаются друг от друга способом переключений. В США распространена система со многими масляными контакторами. Последние помещаются в отдельном баке с маслом; туда же вводятся отпайки от витков обмотки. Бак укреплен обычно сбоку бака Э. т. Регулирование осуществляется последовательным включением контакторов, причем каждый из них выключается лишь после включения следующего. В момент, когда включены одновременно два контактора, часть обмотки Э. т. ими закорочена. Для ограничения си-

_t X*_ лы тока в ней служит ре-

"1л! Тти актор со слабо насыщен ным железом; рабочий провод приключается к средней точке его обмотки. По-еле переключения реактор ¹ закорачивается. В другой системе, широко распространенной в Европе, при-> ff24558 меняют один масляный

Фигура 17. ξ контактор L и два комму татора на каждую фазу (фигура 17). Рабочий ток проходит через контактор и коммутатор Л. При регулировании коммутатор/, находясь не под током, ставится на соответствующие контакты. Контактор соединяет затем оба коммутатора параллельно через активное сопротивление или реактор; последние служат для ограничения тока в закороченной части обмотки. Процесс переключения заканчивается тем, что контактор отключает коммутатор II. Как видим, в этой конструкции для разрывания тока должен быть рассчитаны только контакторы; они помещаются в отдельном баке.

1—§	i
jzLr-|i
	J^

А х

Коммутаторы устанавливаются в том же баке, что электрический трансформатор.

Существует ряд разновидностей описанной системы. В системе сдвоенных щеток оба коммутатора работают нормально параллельно. Лишь в процессе переключений они по очереди отключаются для перестановки. В США применяют Э. т. с двумя параллельными обмотками; переключения осуществляются поочередно в каждой отключаемой при этом обмотке. Эта система очень дорога. Плавное регулирование осуществляется: 1) передвижным Э. т., 2) Э. т. с подвижной короткозамкнутой обмоткой. Во всех этих Э. т. изменение вторичного напряжения происходит вследствие изменения величины полезного магнитного потока. Передвижной Э. т. делается однофазным. Для трехфазного тока применяют три однофазных Э. т.; их помещают обычно в общем баке с общим приводом. Э. т. состоит из двух частей (фигура 18): сердечника Ό и ярма F, взаимно передвигаемых. Подвижным делается обычно ярмо. Обе части, собранные из железа и пришлифованные друг к другу, несут обмотки. На сердечнике помещается вторичная об -мотка, наярме—две параллельно соединенные первичные обмотки А и В. Они включены так. обр., что создают потоки, направленные в сердечнике в разные стороны. Вторичное напряжение максимально, когда вторичная обмотка концен-трична с ОДНОЙ ИЗ первичных, Фигура 18. и равно нулю, когда она находится между ними. Для уменьшения рассеяния на ярме помещается еще добавочная короткозамкнутая компенсационная обмотка. Очень часто первичная и вторичная обмотки соединяются между собой по схеме автотрансформатора. Э. т. с подвижной закороченной обмоткой делается с однофазным броневым магнитопроводом. Первичная обмотка разбита на две последовательно соединенные части — одна помещается вверху, другая внизу среднего сердечника. Концентрич-но с ними помещаются половины вторичной обмотки; обе ее части, включаются навстречу. Средняя часть сердечника свободна. По ней можно передвигать закороченную обмотку. Вторичное напряжение равно нулю при нахождении подвижной обмотки по середине сердечника и максимально при ее крайних положениях. Это происходит вследствие перераспределения напряжений на частях первичной обмотки, происходящего из-за действия закороченной обмотки. При неодинаковом числе витков в половинах вторичной обмотки получают минимальное и максимальное напряжения при крайних положениях подвижной катушки. Основанные на том же принципе автотрансформаторы применяются для автоматич. стабилизации напряжения.

Вольтодобавочный Э. т. (б у с т e р, с е р и е с-ный Э. т.) применяется для регулирования напряжения в высоковольтных сетях. Он имеет две обмотки. Одна из них включается последовательно с сетью, напряжение которой регулируется; эта обмотка обтекается главным током. Вторая обмотка вольтодобавочного Э. т. приключается к другой ,сети или же ко второй обмотке возбудительного понизительного Э. т.,

приключенного к основной сети. Вольтодобавочный Э. т. добавляет к напряжению сети величину, равную произведению из его коэф-та трансформации на напряжение, приложенное к его первичной возбудительной обмотке. Изменяя его коэф-т трансформации или (при напряжениях сети порядка 100 kV) изменяя напряжение на его первичной обмотке, можно менять добавочное напряжение и тем самым регулировать напряжение основной сети. Размеры вольтодобавочного Э. т. определяются его собственной мощностью, равной

Р

-* в т. jj^ ’

где Pi—мощность, идущая из основной сети, U_x и U%—напряжения до и после] вольтодобавочного Э. т. Путем пересоединения концов одной из обмоток вольтодобавочный Э. т. можно превратйть в «вольтоубавочный» Э. т. Отметим, что первичная обмотка никогда не должен быть разомкнута, т. к. при этом вторичная обмотка превращается в дроссельную катушку и м. б. пробита; кроме того перегревается железо вольтодобавочного Э. т. Для регулирования напряжения часто пользуются двумя вольтодобавочными Э. т. (система Рейхенбаха). В этом случае обычно один вольтодобавочный Э. т. добавляет напряжение на 2%, другой на 6%. Путем согласного или встречного включения возбудительных обмоток или же закорачивания у одного из вольтодобавочных Э. т. получают 8 ступеней регулирования: ±2,4,6 и 8%. Достоинство этой системы—отсутствие отпаек у вольтодобавочных Э. т. или у их возбудительных Э.т.

Трансформирование числа фаз. 1) Трансформирование трехфазного тока в двухфазный применяется для питания (от трехфазных сетей) двухфазных потребителей (электрич. ж. д., двухфазные печи Рехлинг-Фиг.19. i i Роденгаузера). * Трансформация осуществляется двумя или тремя однофазными Э.т. или специальными Э.т. а) Система Скотта. Для трансформации С числа фаз пользуются двумя однофазными Э. т. Т и Tj/, обмотки которых соединены согласно фигура 19. Концы А, В и С приключаются к трехфазной сети, а на концах вторичных обмоток а_хх_х и а₂ Χι получаются двухфазные напряжения. Для трехпроводной двухфазной системы концы х_х и а_х соединяются. Вторичные обмотки обоих Э. т. имеют одинаковое число витков; первичная обмотка Т

(обмотка ДО)имеет на 13,4% меньше витков, чем обмотка ВС. Для уменьшения рассеяния половины обмотки ВС (ВО и ОС) должен быть перемешаны по частям или расположены кои-

В

А——νΑΛΛΛΛΛΛΛΛΛτ—

—WWWWWWWl-0.

0-,Λ^^νΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ-0

а₂ *2

--μλλλλλλλ-| |-ΛΜΛΛΛΛν^ν Λ-|

С

Фигура 20.

центрично. Отметим, что О не является нулевой точкой трехфазной системы. ^Система^Скотта применяется и для трансформации двухфазного тока в трехфазный; при трехпроводной двухфазной системе с неравными нагрузками фаз применяют видоизмененную схему, б) С и с т е м а Тейлора. Для трансформирования пользуются тремя однофазными Э. т. Первичные об мотки включаются треугольником в трехфазную сеть (фигура 20), вторичные обмотки соединяются также в треугольник. Двухфазная сеть двумя концами приключается к вершинам треугольника и двумя концами к отпайкам в двух Э.т. в) Э.т. 3 о н н с а имеет трехфазный маг-нитопровод, средний стержень которого большего сечения,чем крайние.Первичная обмотка соединена в звезду; начала ее приключены к трехфазной сети. Средняя фаза, помещаемая на среднем стержне, имеет число витков, равное 36,6% от числа витков каждой из крайних фаз. Вторичная обмотка имеет равное число витков на каждом стержне. Напряжения, индуктированные во вторичных обмотках крайних стержней, сдвинуты на 90°, то есть дают двухфазную систему. Вторичные обмотки крайних стержней соединяются треугольником вместе с вторичной обмоткой среднего стержня, являющейся компенсационной обмоткой. Нейтральный провод трехпроводной двухфазной сети подводится к соединенным между собой началу одной крайней фазы и концу другой. Крайние провода подводятся соответственно к концу [одной крайней и началу другой. Э. т. системы Зоннса для несопряженных двухфазных сетей имеет кроме фазных обмоток на двух крайних стержнях еще компенсационную обмотку, соединенную треугольником (недостаток: несимметричность конструкции сердечника), г) Э. т. Тейлора. Первичная обмотка соединена в треугольник и помещена на обычном трехфазном сердечнике. На среднем стержне помещены две вторичные обмотки, имеющие по 36,6% числа витков вторичной обмотки каждого из крайних стержней. Одна вторичная обмотка среднего стержня соединяется последовательно с обмоткой одного крайнего стержня, другая с обмоткой другого. На концах каждой пары обмоток получаются напряжения, взаимно сдвинутые на 90°. д) Э. т. с ист. AEG. Первичная обмотка соединена звездой и помещена на обычном сердечнике. Двухфазная система образуется с помощью пяти обмоток, три из которых соединены в треугольник, а две присоединены к двум его вершинам. Этот Э.т. может питать только двухфазную сеть с нейтральным проводом. Достоинством по сравнению с Э. т. сист. Тейлора является соединение первичных обмоток звездой.

2) Трансформирование тр ех-фазного тока в шестифазный широко применяется для питания преобразователей (смотрите) и выпрямителей (смотрите). Для трансформирования пользуются:

1) тремя однофазными Э. т., 2) одним трехфазным с 3 или 5 стержнями. В первом случае Фигура 21.

первичные обмотки трех однофазных Э. т.* соединяются в звезду или треугольник. Вторичные обмотки соединяют разными способами, а) Диаметральная схема (фигура 21). Обмотки соединяются между собой только через нагрузку, приключаемую своими шестью концами к трем началам а, Ь, си трем концам х, у, z вторичных обмоток. Эта схема применяется для "преобразователей. Достоинством является наименьшее число выводов у вторичных обмоток, б) Двойная звезда: середины вторичных обмоток соединяются между собой и образуют нулевую

i А f 1 *-VVWWW-j	В -Λ/WWWVi	с -WVWVW*!
о W i	<ь А*	с

точку шестифазной сети, приключаемой к шести выводам вторичных обмоток (фигура 22). Векторная диаграмма напряжений имеет вид двойной звезды, в) Независимые системы: вторичные обмотки каждого Э. т. делятся на две части аих,bиу,сиг (фигура 23). Обмотки а, b и с соединяются в звезду своими началами, обмотки х, у и z—концами. Векторные диаграммы напряжений несвязанных трехфазных систем повернутся взаимно на 180°. Иногда обмотки а, b, с и соответственно х, у, z соединяют в два треугольника, причем т. о., что а в с

Фигура 22.

Фигура 23.

треугольники напряжений повернуты на 180°; первичные обмотки в этом случае обычно также соединяют в треугольник.

При трансформировании одним Э. т. пользуются разными схемами соединений, а) Д и а-метральная схема: только в Э. т. для преобразователей, б) Первичная о б м о т-к-а—т реугольник, вторична я—д в о ft-ная звезда: для мощных выпрямителей эта простая схема вследствие дурного использования Э. т. применяется только, когда требуется получить крутую внешнюю характеристику и при компаундировании дросселем, в) Первичная обмотка—звезда,

вторичная—двойная звезда. Э.т. для ртутных выпрямителей при этой схеме имеет, если первичная сеть без нулевого провода, третичную обмотку, соединенную в треугольник (пунктир на фигуре 24). Эта обмотка служит для уничтожения токов тройной частоты, имеющих место при работе выпрямителя и вызывающих потоки рассеяния. Схема

iff

Фигура 25.

«звезда—двойная звезда» применяется и в пятистержневых Э. т. для выпрямителей. Добавочные два стержня магнитопровода, служащие магнитными шунтами, делаются для получения желательной _{А в с}внешней характери- III стики выпрямителя. I | |

г) Первичная! |

обмотка — звез- ? ^ j js

да или, реже, | |

треугольник: вторичная обмотка _ксоединена в две звез- < ды, нулевые точки которых соединены между собой особым междуфазовым Э. т. (катушка Кюблера, отсасывающий дроссель, фигура 25). Эта система широко применяется для выпрямителей. Для питания двенадцатианодных выпрямителей Э. т. строятся по этой схеме с двумя вторичнымр! обмотками; одна шестифазная обмотка располагается внутри первичной обмотки, а вторая—концентрично снаружи. Обычно при этом применяют для каждой шестифазной обмотки свой дроссель, д) Первичная обмотк а— звезда, вторична я—д войной зигзаг. Э. т. с этой схемой строятся для советских ртутных выпрямителей. Вторичная обмотка состоит из девяти частей, соединенных между собой по фигура 26. Векторная диаграмма напряжений показывает, что напряжение между нуле-

в

~з л

54 16 32

Фигура 26.

вой точкой и концами 1, 2, 3, 4, 5, 6 сдвинуто на 60°. Для питания двенадцатианодного выпрямителя пользуются или двумя независимыми вторичными обмотками или делают общую внутреннюю звезду и отдельные концевые обмотки зигзагом.

3) Трансформирование трехфазного тока в двенадцатифазный применяется для питания двенадцатифазных выпрямителей и осуществляется разными способами. На фигуре 27 изображена наиболее распространенная схема соединений обмоток Э. т. с тремя междуфазовыми дросселями; первичная обмотка, приключаемая к трехфазной сети, соединена звездой. Двенадцатифазная система напряжений получается на концах 1, 2,., 12 вторичной обмотки. Последняя состоит из четырех трехфазных обмоток, соединенных каждая в неравносторонний зигзаг. Трехфазные обмотки попарно, через междуфазовый дроссель, соединены нулевыми точками и образуют две шестифазные системы А и В, напряжения которых сдвинуты взаимно на 30°. Сред-

ние точки дросселей шестифазных систем соединены через третий дроссель. К средней точке его приключается нейтральный провод двенадцатифазной сети. При отсутствии дросселей непосредственно соединяют четыре нулевые точки четырех трехфазных зигзагов.

Автотрансформатор отличается от трансформатора тем, что имеет лишь одну обмотку. У понизительного автотрансформатора к первичной сети приключается вся обмотка, и только часть ее приключается ко вторичной сети (фигура 28); у повысительного автотрансформатора, наоборот. Коэф. трансформации равен отношению числа витков, приключенных к первичной сети, к числу витков, приключенных ко вторичной обмотке. В общей части обмотки протекает разность токовой Х₂, отличная (кроме автотрансформатора с коэф. трансформации 2 и ^г/г) ^по величине от силы тока в остальной части обмотки, поэтому она делается Фигура 28. другого сечения.

Для уменьшения рассеяния обе части

—^--а обмотки располага-

! ются концентрично или, при дисковой

_ обмотке, перемешиваются. Автотрансформатор передает мощность из первичной сети во вторичную частью непосредственно электрич. путем и частью путем индукции,как электрический трансформатор. Размеры и вес автотрансформатора определяются в основном электромагнитной мощностью; последнюю называют собственной мощностью автотрансформатора в отличие от «проходной мощности», равной всей вторичной мощности Р₂. Для понизительного автотрансформатора собственная мощность

мощность, передаваемая электрически,

Р _ р.

Э ² Ui *

для повысительного автотрансформатора

,и_л~и i ио ’

Р- =Р*ё^?.

о О 2

У автотрансформатора кпд выше, чем у трансформатора для той же вторичной мощности; цена автотрансформатора примерно такая же,

Р^=Р₂

как Э. т. для мощности Травной собственной мощности автотрансформатора. Отсюда следует, что применение автотрансформатора особенно выгодно для малых коэф. трансформации, когда мало отношение собственной мощности К проходной.

Трехфазный ток трансформируется тремя однофазными автотрансформаторами или одним трехфазным. Обмотки обычно соединяютг ся звездой (фигура 29) или по схеме фигура 30. При звезде нулевая точка заземляется непосредственно или через разрядник. В трехфазных автотрансформаторах при соединении звездой делают иногда третичную обмотку, соединенную треугольником. Для пуска в ход трехфазных двигателей пользуются двумя однофазными автотрансформаторами, соединенными открытым треугольником. Автотрансформаторы применяются гл. обр. для пуска в ход двигателей, в различных!системах регулирования напряжения, для повышения напряжения на концах линий передачи и для возможности параллельной работы несоответствующих Э. т. Обмотка автотрансформатора для пуска имеет ряд отпаек. При пуске двигателя его цепь особой аппаратурой переключается от одних отпаек к другим, почему соответственно увеличивается вторичное напряжение. Автотрансформаторы для регулирования напряжения делаются нескольких систем. Регулирование производится: 1) изменением числа витков в цепи главного тока, 2) изменением числа витков возбудительной обмотки, 3) последовательно-параллельным переключением витков возбудительной обмотки, 4) переключением возбудительной обмотки со звезды на треугольник (система Зессингауза). Регулировочные автотрансформаторы работают как повыситель-ные и как понизительные; для этого у них переключаются концы и начала одной из частей обмотки. Для понижения напряжения служит противосоединение, для повышения —последовательное соединение обеих частей обмотки. Своеобразную схему соединений имеют американские регулировочные автотрансформаторы (фигура 31); по системе обмотки они являются промежуточными между авто-А

X

Фигура 32.

трансформатором и Э. т. Регулировочные автотрансформаторы для малых мощностей примерно до 10 kVA делаются без отпаек. Вместо них просто оголяется часть обмотки и по ней передвигают щетку—вывод. Иногда делают несколько (до 10) щеток для нескольких независимых вторичных цепей. В этих автотрансформаторах щетка закорачивает один или несколько витков. Для того чтобы они не перегревались, число вольт на виток берется небольшим— ок. 0,5. С той же целью применяется обмотка автотрансформатора, предложенная В. Ясинским; она состоит из параллельных проводов, намотанных вперемежку в один слой. Щетка не закорачивает виток одной и той же параллельной цепи, т. к. она для этого слишком узка. Автотрансформаторы с ползушкой применяются в регулировочных устройствах аппаратов для испытания масла, кабеля, в рентгеновских аппаратах и др.

Делитель напряжения (дивизор) представляет собой .автотрансформатор с обмоткой“ разделенной на ш равных частей. К каждой части приключается цепь (фигура 32), причем напряжение на ео зажимах равно. U^m, Если, во всех вторичных цепях гвключена ла“

грузка, то через обмотку дивизора протекает минимальный ток. Дивизоры применяются для включения нескольких приемников с номинальным напряжением, в несколько раз меньшим напряжения сети (например для питания от сети 220 V двух групп ламп в 110 V).

3. т. постоянной силы тока применяется для питания последовательно соединенных приемников вторичной сети, чтобы иметь в ней постоянную силу тока вне зависимости от: 1) величины ее сопротивления и 2) величины колебаний напряжения в первичной сети. Соответственно различают Э. т. постоянной силы токаистабилизаторы напряжения. Первые применяются в Америке и Италии для питания последовательно соединенных дуговых фонарей; они поддерживают во вторичной сети постоянную силу тока, обычно 6,6 А, независимо от числа горящих и закороченных ламп. Вторичное напряжение обычно 2 300 V и ниже. Стабилизаторы в последнее время находят себе применение для питания цепей накала выпрямителей и др. Вторичная сила тока изменяется в них приблизительно на 1% при

изменении U₁ на 40%. Конструкция и принцип действия Э. т. и стабилизаторов напряжения одни и те же. Вторичная обмотка (фигура 33) не закреплена на сердечнике и может передвигаться. Она уравновешена грузом С. Чем больше расстояние между обмотками, тем больше рассеяние и больше коэф. трансформации U₁: U₂. При обтекании вторичной обмотки током между ней и первичной обмоткой А возникают электродинамич. силы отталкивания. Под действием их подвижная обмотка занимает такое положение, что образуется равновесие между силами отталкивания, грузом и весом обмотки. При изменении сопротивления вторичной сети или (в стабилизаторе) первичного напряжения равновесие нарушается, и подвижная обмотка передвигается. Она удаляется при уменьшении сопротивления или увеличения U₁ и приближается при обратном до тех пор, пока вторичный ток не примет прежнего значения. В мощных Э. т. вторичная обмотка разделена на две подвижные, последовательно соединенные катушки, помещенные между параллельно соединенными первичными. Э. т. изготовляются с масляной изоляцией для наружной установки. Вследствие большого рассеяния cos φ₁Э. т. не велик. Для его увеличения американцы приключают конденсаторы параллельно первичной обмотке. В стабилизаторе cos φ_χ обратно пропорционален величине U_x. Обмотки стабилизатора м. б. соединены и по схеме автотрансформатора, что выгодно при малых коэф. трансформации. Однако при этом ухудшается стабилизация. Несколько лучшей является система автора (фигура 34), представляющая собой среднее между стабилизатором-трансформатором и стабилизатором-автотрансформатором.

Э. т. напряжения. Назначение, схемы включения, защит а. Э. т. напряжения служит для включения в высоковольтную сеть измерительных приборов, различных реле,автоматов, сигнальных ламп и др. аппаратов, рассчитанных на низкое напряжение, а также и для контроля изоляции сети. Первичная обмотка приключается к высоковольтной сети и рассчитывается на ее напряжение (например 6; 35; 100 kV), напряжение на вторичной обмотке обычно равно 100—110 V. Э. т. напряжения

0

иногда имеет две вторичные обмотки—одну для питания реле и одну для измерительных приборов. Э. т. напряжения делаются однофазными и многофазными; первые имеют значительно большее распространение. Для понижения трехфазного напряжения пользуются: 1) двумя однофазными Э. т., соединенными открытым треугольником (самый распространенный способ), 2) тремя однофазными с соединением первичных и вторичных обмоток в звезду, 3) трехфазным Э. т. напряжения с обмотками, соединенными в звезду (нулевая точка первичной звезды нормально не выводится). Защита вторичной стороны от высокого напряжения осуществляется заземлением корпуса и заземлением в первом случае общей вершины вторичных обмоток (фигура 35), а во втором и третьем — нулевой точки их. При включении однофазного Э. т. напряжения заземляется один из полюсов вторичной обмотки или, при контроле изоляции однофазной сети, середины обеих обмоток (фигура 36). Э. т. напряжения защищаются

от перегрузки во вторичной сети плавкими предохранителями, обычно 2-амперными. Внутри Э. т. напряжения может произойти короткое замыкание вследствие повреждения или сильного повышения первичного напряжения. Короткое замыкание особенно опасно для Э. т. напряжения с масляной изоляцией — может произойти. Для защиты сети от короткого замыкания в цепи первичной обмотки ставятся плавкие предохранители; для уменьшения силы тока при коротком включают последовательно с предохранителями добавочные сопротивления обычно 100—200 Ω на 1 kV.

Погрешности. В Э. т. напряжения должен быть по возможности малое падение напряжения, т. к. ко вторичной стороне их приключаются тонкие обмотки ваттметров, счетчиков и т. д. Э. т. напряжения конструируется т. о., что отношение между первичным и вторичным, напряжениями при нагрузке отличается от номи-

нального коэф. трансформации всего на 0,1— 3%,и угол между вторичным и первичным напряжениями отличается от 180° на «угол сдвига», равный всего до ±60. На фигуре 37 изображена векторная диаграмма Э. т. напряжения. Из нее следует, что погрешность в коэф. трансформации

/*(%) =

равна Δ :

1_г(г cos |₂ + ar sin |₂). Г1/о^а+-^ПоР

и“

u_a

i] 100.(1)

Угол сдвига <5=3 438 —

J₂(X COS f₂-Г sin ξ·ζ)- -ΧιΙο^α~ν-ιΙορ

ϋ₂ ·

(2)

В ф-лах (1) и (2) r=r₂± и х=х₂ +

± (—Yxi, где r_l5 г₂, х_ъ x₂—сопротивления обмо- ^1

ток. Угловую погрешность считают положительной при упреждении обращенного на 180° вектора U₂ относительно U₁ и отрицательной— при отставании. Из ф-л (1) и (2) следует, что погрешности, вызванные наличием падений напряжения в Э. т., зависят от постоянных Э. т., от величины тока холостого хода и от величины и сдвига фаз нагрузки. Для уменьшения влияния тока холостого хода магнитопровод Э. т.

cos φ=cos φ - 0,8

COS(p ~OJ

делается из высоколегированного железа в 0,35 миллиметров со сборкой в шихтовку; индукция берется в пределах 6 000 — 9 000 гаусс. Для уменьшения погрешностей в Э. т. берется очень малая плотность тока, порядка 0,1— 0,3 А /мм². Из анализа формул (1) и (2) следует, что при том же сдвиге фаз погрешности прямолинейно изменяются в зависимости от величины нагрузки; последняя обычно дается в VA. Заводы ВЭО гарантируют для Э. т. напряжения погрешность в напряжении 1%, погрешность в угле ±45 при cos ψ нагрузки в пределах 1—0,5. Данные относятся к номинальной мощности при U,

20 40 60 83 ЮО Фигура 38а.

0

4s -

401

1~ *20 i

cos ψ =0,8

-20

COS С0-1

-40 -45 У

На фигуре 38а и 386 дана зависимость погрешностей ОТ НагруЗКИ ДЛЯ ,cos<p=0,S

однофазного Э. т.

6 000/100 V с номинальной мощностью 50 VA завода ВЭО (/—выраженное в % отклонение действительного вторичного напряжения от номинального при различных режимах нагрузки, <5—ошибки в угле сдвига фаз между первичным и вторичным напряжением в минутах). Из графика на фигуре 38а и 386 видно влияние сдвига фаз нагрузки. В немецких нормах есть классы точности «Е» и «F». Для класса «Е» погрешность напряжения ±0,5 %, угол погрешности ±20 при номинальной мощности cos 9?=0,6-И и и_г в пределах 80-У-120%; для класса «F» погрешность напряжения ±1,5%, угол погрешности ±60 при том же cos φ и для и_г =90—110% номинального. В этих данных

20 40 60 80 ЮО Фигура 3 86.

погрешность напряжения—в % от вторичного действительного напряжения. Э. т. напряжения дают при номинальной нагрузке большую погрешность в коэфициенте трансформации при U_u значительно меньшем номинального, так как падения напряжения сохраняют при этом свою величину при номинальном U₁. Э. т. напряжения хорошо терпят перегрузку за счет точности измерений; максимальная допустимая мощность превышает номинальную обычно в 3—в раз. Потери в Э. т. напряжения весьма малы, порядка 20 W. Погрешности зависят от частоты—приуменьшении ее при U₁=Const они увеличиваются, и обратно.

Конструкция. Э. т. напряжения сходны в основном с конструкцией высоковольтного силового Э. т. Обмотки располагаются обычно концентрично на маг-нитопроводе стержневого типа. Первичная обмотка иногда полностью прикрывается изолирующим цилиндром. 3-ды ВЭО строят Э. т. напряжения с воздушной изоляцией для напряжений до 3 kV и с масляной изоляцией для больших напряжений. Фирма Сименс и Гальске применяет для электрического трансформатора напряжения с номинальным первичным напряжением до 15 kV особую изоляционную массу; для больших напряжений—масляную изоляцию. На фигуре 39 показан магнитопровод с обмотками Э. т. напряжения 6 000/100 V. Э. т. напряжения для наружной установки имеют изоляторы специального типа. Интересной конструкцией обладают Э. т. напряжения с воз-*· душной изоляцией, выпускаемые фирмой Кох и Штерцель для высоких напряжений. Первичная обмотка наматывается на фарфоровой катушке, причем ее наружный конец заземляется, а внутренний выводится наружу через изолятор и приключается к первичной сети. Благодаря этой системе намотки получаются малые размеры Э. т. напряжения. Для испытательных целей выпускаются Э. т. напряжения с изменяемым коэф-том трансформации, например 1 500/100, 3 000/100, 6 000/100 и 18 000/100. Это достигается при помощи параллельцо-после-довательного переключения частей первичной обмотки и при посредстве дополнительных вторичных обмоток. Подобные Э. т. напряжения всегда делаются переносными.

Э. т. н а п р я ж е н и я для измерения напряжения относительно земли. Для измерения изоляции сети пользуются в случае трехфазной сети тремя однофазными Э. т. или одним трехфазным. При коротком замыкании одного из проводов сети одна фаза первичной обмотки замкнута накоротко (через заземление нулевой точки первичной обмотки и через место короткого), две же другие остаются под напряжением. Чтобы не было перегрева трехфазного Э. т., в к-ром все три фазы магнитно связанные, магнитопровод трехфазного Э. т. напряжения делается с пятью стержнями—на трех внутренних находятся фазовые обмотки; на внешних иногда помещают вспомогательные обмотки, питающие реле заземления; точность этих Э.т. напряжения не ниже, чем у обычных Э. т. напряжения.

Каскадные Э.т. напряжения применяют для напряжений порядка 100—200 kV;

Фигура 39.

при таких напряжениях они значительно компактнее и дешевле простых Э. т. напряжения. Каскадный Э. т. напряжения делается однофазным, причем один конец высоковольтной обмотки его заземлен. Для включения в трехфазную сеть нужно 3 Э. т. напряжения. Первичная обмотка каскадного Э. т. напряжения разбита на части (для Hi=100 kV обычно 3 части; для 220 kV—6 частей), каждая часть намотана на отдельный сердечник, последний электрически соединяется с серединой намотанной на нем части первичной обмотки. Очевидно изоляция каждого звена должен быть рассчитана на ~, где п—число звеньев. Сердечники изолированы друг от друга. Последний сердечник несет на себе вторичные обмотки. Для равномерного распределения напряжения по отдельным звеньям при нагрузке устраиваются обмотки связи; с помощью их во всех сердечниках создается одинаковый поток. На фигуре 40: Pi, Р₂, Р₃—части первичной обмотки, V— обмотки для связи, К_г, К₂, К,—сердечники, R—сопротивление и S_R, S_M—вторичные об-

ционной массой. Отдельные звенья устанавливаются друг на друге и скрепляются кольцами. Нижнее звено, несущее вторичные обмотки, ставится непосредственно на заземленный цоколь. На фигуре 41 дан продольный разрез Э. т. Каскадные Э. т. напряжения изготовляются и для наружной установки.

Э. т. тока. Н а з н а ч е н и е, с х е м а включения, устойчивость. Э. т. тока применяется для измерительных целей и для защиты. В установках высокого напряжения Э. т. тока служит для уменьшения силы тока, подводимого к реле или приборам (амперметры, счетчики и др.), и одновременно для изоляции их от высокого напряжения. В установках низкого напряжения Э. т. тока служит только для трансформации. Первичная обмотка Э. т. тока включается последовательно с проводом основной сети. Вторичная обмотка питает измерительную или защитную цепь. На фигуре 42 показано включение в сеть амперметра через Э. т. тока. Вторичная обмотка никогда не должен быть разомкнута во избежание большого напряжения на ее зажимах и перегрева. Э. т. тока рассчи

тываются обычно т. о. ,что при протекании через их первичную обмотку номинального тока сети вторичный ток равен 5 А. Соответственно с этим Э. т. тока изготовляются с коэф. трансформации 5—4 000 А/5А, номинальная мощность их обычно 15-У120 VA. Там, где Э. т. тока нужен одновременно и для защиты и для измерительных приборов, применяется сдвоенный Э. т. тока. Последний имеет два отдельных сердечника и две независимые вторичные обмотки. Чрезвычайно существенной для Э. т. тока является устойчивость при коротких замыканиях в первичной сети. 3-ды ВЭО гарантируют для большинства Э. т. тока термическую устойчивость при прохождении в течение 1 ск. первичного тока, в 85 раз большего номинального; для усиленных типов гарантируется устойчивость при 260-кратном токе. ДляЭ. т. токае коэфициентом трансформации 5/5, 10/5, 15/5 и 20/5 гарантируются меньшие значения. В электродинамич. отношении наиболее стойкими являются одновитковые Э. т. тока. Очень велики усилия при коротких замыканиях в многовитковых Э. т. тока проходного типа; эти Э. т. тока должны иметь особо солидную конструкцию. Динамич. устойчивость Э. т. тока обычно определяется по допустимой краткости амплитуды тока короткого замыкания по отношению к амплитуде номинального тока. Допустимые краткости обычно выше допустимых из термин, соображений. Для подключаемых к Э. т. тока приборов и реле очень важной является величина вторичного тока при коротком в первичной сети. Краткость во вторичной обмотке при определенной первичной зависит от типа Э. т. тока, от вторичной нагрузки и от свойств железа Э. т. тока. Вторичные краткости значительно ниже первичных— это обстоятельство облегчает конструкцию приборов и реле. Э. т. тока испытываются в отношении электрич. изоляции напряжением, равным 2,2 D^r1-f20 kV.

Погрешности. Э. т. тока должен трансформировать первичный ток во вторичный, в известных пределах изменения первого, с наименьшими ошибками в коэф-те трансформации и с наименьшими отклонениями от 180° угла между векторами токов. Требования, предъявляемые к Э. т. тока в смысле погрешностей, различны в зависимости от приборов, включаемых во вторичную цепь. На фигуре 43 показана векторнаядиаграммаЭ.т. тока. Из ее разбора следует, что погрешность в коэф-те трансформации, если пренебречь углом δ, равна

* _ v>Jо cos {<Ρο-φ_Δ) _1ААО/.

^Т~~ гс₂1, ^1UU/o’

как видно из ф-лы, погрешность зависит от нагрузки вторичной обмотки и от величины намагничивающего тока 1₀. Величина последнего составляет всего 1—3% от номинального тока. Это достигается применением малых индукций—порядка 500—1 500 гаусс — при I_lfравном номинальному, отсутствием воздушных зазоров в магнитопроводе. С достаточной точностью можно считать, что погрешность в угле выражается ф-лой:

^ 3 4S8W₁J^ro Sin (<Pq—<Pz)

О=-j-— »

где <5—в минутах. Ошибка в угле считается положительной при упреждении тока Г₂ относительно тока 1_г. Погрешности несколько увеличиваются с уменьшением частоты. При случайном размыкании зажимов вторичной обмотки в железе получается остаточное нао,2 магничивание,что может вызвать по-₀₂ грешность в трансформации в 1% и ошибку в угле в

Ί.
с 1
10 2	0 /7 N	0% ношн.тон^ЛЩ
?|--1 ?|_
1
1
U

*0,6

+0,6

*0,4

Фигура 44.

Фигура 45.

в коэф-те трансформации в Э. т. тока наших з-дов колеблется в зависимости от типа в пределах ±0,5-^-±3%; погрешность в угле + (40 -М 20%); указанные значения—при номинальной нагрузке и cos φ в ее цепи 0,5-f-l. На фигуре 44 даны кривые погрешностей петлевого Э. т. тока AEG на 110 kV рабочего напряжения. Кривая а — погрешность в угле при вторичной нагрузке 15 УА и cos φ=1, кривая с при 15 VA и cos ^=0,5, остальные кривые погрешности в коэф-те трансформации.

Конструкция Э. т. тока зависит от величины первичного тока, напряжения первичной сети и от способа установки. Э. т. тока делаются однофазными. Для получения необходимой точности число ампервитков первичной обмотки должен быть порядка нескольких сот и выше. В соответствии с этим обмотку Э. т. тока для небольших первичных токов 5-f-lOO А делают с десятками и сотнями витков, для токов в 450 А и выше первичная обмотка делается одно-витковой. Сердечник Э. т. тока делается часто броневого типа. Соответственно выполнению различают следующие основные типы. 1) Э. т. тока без кожуха (катушечный, шинный Э. т. тока, фигура 45). Эти Э. т. тока делаются для напряжений сети до 6 kV. Сердечник крепится к стене или одевается просто на шину. 2) Горш-ковый тип (фигура 46) изготовляется для всех рабочих напряжений примерно до 200 kV. В качестве изоляции служит особая масса, а при напряжениях свыше 33 kV служит масло. Горшковые Э. т. тока изготовляются и для наружной установки. Недостаток — малая устойчивость при коротких замыканиях. 3) Проходной электрический трансформатор тока (многовитковый петлевой для высоких напряжений и однопроводный стержневой для больших сил тока). Этот Э. т. тока служит одновременно проходным изолятором. Проходные Э. т. тока строятся для испытательных напряжений до 250 kV. На фигуре 47 дан разрез сдвоенного петлевого Э. т. тока.|Первичная обмотка а намотана в виде петель в изоляционных трубках b и охватывает два магнитопровода с_г и с₂; вторичная обмотка άχ питает измерительные приборы, обмотка d₂—реле; первичная обмотка петлевых Э. т. тока обладает большим индуктивным сопротивлением. Для защиты Э. т.

Фиг. тока от пробоя применяется сопротивление, шунтирующее первичную обмотку, зажимы L_z и L₄ служат для его присоединения, L_x и L_a — выводы. Сопротивление уменьшает погрешность в угле и увеличивает погрешность в трансформации. На фигуре 48 изображен однопроводный Э. т. тока; в этих Э. т. тока маг-нитопровод делается в виде кольца. К проходным Э. т. тока относится и Э. т. тока с поперечным отверстием (Querloch). На фигуре 49 изображен этот Э.т. тока в разрезе. Поперек фарфорового корпуса вделана фарфоровая трубка С, на которой намотана первичная обмотка В. Внутри трубки помещается стержень магнитопровода с вторичной обмоткой В. Внутри Э. т. тока засыпается кварцевым песком с графитом. Э. т. тока такой конструкции строится для испытательных напряжений до 100 kV.

4) Опорный тип. Э. т. тока данной конструкции отличаются тем, что сердечник и обмотка помещены в опорном изоляторе. Эти Э. т. тока применяются для наружной установки для

самых высоких напряжений. К особым конструкциям следует отнести Э. т. тока с переменным коэф. трансформации, изготовляемые для испытательных целей, и каскадные Э. т. тока.

Э. т. частоты находят себе ограниченное применение в радиотехнике. В железе Э. т. частоты имеют место большие потери вследствие насыщения: кпд их невысок—порядка 60—70%. Для преобразования частоты в силовых установках пользуются преобразователями частоты и_Лв последнее время ртутными выпрямителями.

А) Э.т. частоты для удваивания частоты. 1) Э.т. системы Арко. Состоит ,из двух отдельных однофазных Э. т.

Фигура 4 8. Фигура 4 9.

(фигура 50), имеющих по одной добавочной обмотке щ и п₂. Добавочные обмотки соединены последовательно и питаются постоянным током от какого-либо источника; в цепи последнего включена дроссельная катушка для защиты его от переменного тока, наводимого в добавочных обмотках. Постоянный ток создает в одном Э. т. магнитный поток, направленный в одну сторону, в другом—в другую. Железо Э. т. должно быть насыщено этим потоком. В

течение первого полупериода напряжения в одном Э. т. складываются мдс первичной и добавочной обмоток и вычитаются друг из друга в другом Э. т.; в течение второго полупериода— наоборот. Вследствие подмагничивания постоянным током кривые вторичных эдс имеют резко выраженные высшие гармоники. Кривая вторичной эдс одного Э. т. сдвинута на 180° относительно кривой эдс другого Э. т.; это происходит вследствие направления постоянных потоков. При встречном включении вторичных обмоток эдс основной и нечетных гармоник уничтожаются, и на зажимах получается эдс, содержащая только четные гармоники. Путем подбора мдс постоянного и переменного тока получается резкое выделение амплитуды двойной частоты.

2) Э.т. Валлоури. Принципиально работа его подобна предыдущему. Конструктивно Э. т. отличается тем, что вместо двух отдельных магнитопроводов взят один общий с тремя сердечниками; на среднем помещена обмотка, питаемая постоянным током.

Б) Э.т. для утраивания частоты. 1) Э. т. с и с т. Д ж о л и состоит из двух однофазных Э. т., первичные обмотки которых соединены последовательно, а вторичные—навстречу

Фигура 50. Фигура 51.

(фигура 51). Один из Э. т. имеет меньшее сечение железа и большее число витков первичной обмотки, чем другой. Первый Э. т. работает сильно насыщенным, второй слабо. Форма кривой вторичной эдс у насыщенного Э.т. пикообразная, у не насыщенного—близкая к синусоиде. Вследствие встречного включения вторичных обмоток кривая эдс на зажимах приближается к синусоиде тройной частоты.

2) Э. т. с и с т. Тейлора преобразует трехфазный ток в однофазный ток тройной частоты. Э. т. состоит из трех однофазных Э. т., первичные обмотки которых присоединены треугольником к трехфазной сети. Последовательно с каждой первичной обмоткой включена катушка с насыщенным железом. Вторичные обмотки трех Э.т. соединены последовательно. На их зажимах эдс имеет тройную частоту, т. к. эдс вторичных обмоток имеют резко выраженные третьи гармоники и сдвинуты взаимно на 120°, благодаря чему основные гармоники исчезают.

3) Э.т. сист. Спинелли принципиально сходен с Э. т. сист. Джоли. Отличие состоит в том, что первичные обмотки включаются в сеть звездой непосредственно без катушек. Иногда вместо трех сердечников устраивается один общий, при этом вместо трех вторичных обмоток применяется только одна.

4) Э.т. сист. Д о р н и г а служит для увеличения частоты в десятки раз. Первичная цепь состоит из последовательно соединенных катушки с сильно насыщенным железом и конденсатора. Последний служит для создания сильного насыщения катушки. Вторичная цепь приключается через другой конденсатор к зажимам катушки. Вторичная цепь настраивается на одну из высших гармоник напряжения на зажимах катушки. Эта схема не ^является Э. т., однако носит такое название·

Лит.: Холуянов Ф., Трансформаторы однофазного и трехфазного тока, 3 изд., М.—Л., 1930; Скоморохов А., Трансформаторы, Киев, 1930; Гольдштейны., Измерительные трансформаторы, пер. с нем. М., s. а.; Ф а у л ь Ф., Справ, по электротехнике, пер. с англ., т. 2, М., 1929; Сборка и испытание высоковольтных трансформаторов, под ред. П. Скворцова, М.—Л., 1933; В и д м а р М., Трансформаторы, пер. с нем., М.— Л.,1931;его ше, Трансформаторы в эксплуатации, пер. с нем., 2 изд., М.—Л., 1931; Марти О. и Виноград Г., Ртутные выпрямители большой мощности, пер. с англ., М.—Л., 1933; Петров Г., Трансформаторы, М.—Л., 19 34 (обширная библиография); Городецкий С., Измерения на высоком напряжении, М., 1934; Даль

О., Электрические цепи, пер. с англ., т. 1, М.—Л., 1933; Гохберг С., Влияние несимметрии нагрузки на вторичные напряжения трехфазных трансформаторов, Л., 1933; Круг К., Основы электротехники, т. 2, М.—Л., 1932; Эпштейн Г., Районные трансформаторные подстанции, М., 1932; КизерГ., Электрическая передача энергии, т. 1, Л., 1933; Брагстад О., Теория машин переменного тока, пер. с нем., Л., 19 33; Никитин В., Электрические машины и трансформаторы для дуговой сварки, М., 1934; Richter R., Elektrische Maschinen,B. 3, В., 1933; Die Wechselstromtechnik, hrsg. v. E. Arnold, B. 2, Die Transformatoren. А. Баидас.