При мощности трансформатора, не превышающей нескольких десятков ква, возможно применение плавного регулирования напряжения. Из многочисленных предложенных схем рассмотрим две, которые находят применение в отечественном трансформаторостроении.
Трансформаторы с подвижными контактами. У этих трансформаторов подвижный контакт (графитовая щетка или ролик) скользит непосредственно по оголенным виткам регулируемой обмотки, расположенной снаружи.
Схема трансформатора с подвижными контактами показана на рис. 9.10, а.
Регулирование в этом случае получается мелкоступенчатым. Чтобы при передвижении контакта (щетки) не происходило разрыва тока в цепи, щетка перекрывает одновременно два-три витка. Токоограничивающим сопротивлением в данном случае является сама щетка, изготовленная из графита специально подобранной для этой цели марки. Во избежание дугообразования и перегрева контакта величину вольт на виток ограничивают до 1, а мощность на контакте — до 40 ва. При больших токах применяют две и более щеток, соединенных параллельно.
Трансформаторы с подвижными контактами часто применяются для регулирования напряжения, и они выполняются по автотрансформаторной схеме. Для лабораторных целей, а также для бытовых регуляторов напряжения выпускаются трансформаторы с обмотками, намотанными на ленточные тороидальные магнитопроводы и с роликовыми токосъемниками.
К недостаткам таких трансформаторов следует отнести износ щеток и сложность конструкции, содержащей механические движущиеся узлы и детали.
Рис. 9.10 Схемы трансформаторов с плавным регулированием напряжения:
а — с подвижными контактами, перемещаемыми по оголенным виткам обмотки; б — с подвижной коротко-замкнутой обмоткой; 1 — первичная обмотка; 2 — подвижный токосъемный контакт; 3 — регулировочная обмотка; 4 — вторичная обмотка (нерегулируемая часть); 5 — подвижная короткозамкнутая обмотка
Трансформаторы с подвижными обмотками. Трансформатор имеет броневой магнитопровод с удлиненными стержнями и боковыми ярмами. В наиболее простом исполнении трансформатора на его стержне помещены две обмотки, витки которых намотаны в противоположном направлении, как это показано на рис. 9.10, б. Вдоль стержня поверх основных обмоток может перемещаться третья короткозамкнутая обмотка, высота которой равна высоте каждой из основных обмоток, т. е. несколько меньшей половины высоты окна магнитопровода.
Принцип действия трансформатора основан на законе Ленца: сумма потоков внутри короткозамкнутого контура (в данном случае — третьей обмотки) равна нулю. Поэтому при крайнем верхнем положении третьей обмотки все первичное напряжение оказывается приложенным как бы только к нижней обмотке, и поэтому вторичное напряжение будет равно первичному. При перемещении третьей обмотки вниз вторичное напряжение будет плавно уменьшаться, так как поток из нижней обмотки будет постепенно вытесняться. И, наконец, в крайнем нижнем положении вторичное напряжение станет равным почти нулю.
Таким образом, путем перемещения третьей короткозамкнутой катушки можно плавно регулировать напряжение в пределах примерно от 0 до U1.
По данному принципу возможно применение более сложных схем в зависимости от назначения трансформатора. В частности трехфазный трансформатор выполняется в виде агрегата, состоящего из трех однофазных трансформаторов, подвижные обмотки которых, соединенные вместе, перемещаются при помощи моторного привода. Такие трансформаторы часто используют в качестве стабилизаторов напряжения сети, для чего их снабжают соответствующей аппаратурой автоматики.
Недостатками трансформаторов с подвижными катушками являются повышенные значения тока холостого хода и напряжения рассеяния, сложность конструкции, имеющей подвижные узлы, большие габаритные размеры вследствие половинного значения индукции по сравнению с обычными трансформаторами.
Контрольные вопросы
- Для чего требуется регулирование напряжения у силовых трансформаторов?
- Какие применяются схемы ПБВ?
- В чем заключается основной недостаток схем ПБВ?
- Объясните принцип действия сдвоенного переключателя, применяемого в схемах РПН.
- Каково назначение токоограничивающих реакторов и резисторов в схемах РПН?
- Почему контакторы помещаются в отдельном саке?
- Каково назначение короткозамкнутой обмотки в трансформаторе с плавным регулированием напряжения?
ГЛАВА X
