ЭТО ВАЖНО. В автотрансформаторе обмотка низкого напряжения составляет часть обмотки высокого напряжения (рис.7.4). Электроэнергия в автотрансформаторах передается не только электромагнитным путем, но и за счет непосредственной связи обмоток. Напряжения и токи в автотрансформаторе связаны теми же соотношениями, как и в обычном трансформаторе.
Токи I1 и I2 противоположны по фазе (рис.7.4, а), поэтому в общей части обмотки W2 протекает ток
(7.9)
Для всей передаваемой мощности автотрансформатора, называемой проходной, можно записать зависимость
(7.10)
где SЭ – мощность, передаваемая из обмотки W1 в обмотку W2 за счет электрической связи; SР – расчетная мощность, передаваемая магнитным путем.
Расчетная мощность автотрансформаторов:
понижающего
(7.11)
повышающего
(7.12)
где S2 – полная вторичная мощность трансформатора; k – коэффициент трансформации.
Расчетная мощность определяет размеры магнитопровода и поскольку она составляет лишь часть проходной мощности, то магнитопровод автотрансформатора будет иметь меньше сечение, чем обычный трансформатор той же мощности. Кроме того, с уменьшением сечения магнитопровода уменьшается средняя длина витка.
ЭТО ВАЖНО. Таким образом, автотрансформатор по сравнению с трансформатором равной мощности обладает следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов (меди и электротехнической стали); более высоким КПД (99%); меньшим размером и стоимостью.
Указанные преимущества автотрансформаторов тем значительнее, чем больше мощность SЭ, а, следовательно, чем меньше расчетная часть проходной мощности.
Однако преимущества автотрансформаторов существенны лишь при малых значениях коэффициента трансформации (k < 2). При больших значениях коэффициента трансформации преобладающее значение имеют недостатки автотрансформаторов, состоящие в следующем:
1. Большие токи КЗ в случаях понижающего автотрансформатора;
2. Электрическая связь обмоток высокого и низкого напряжения требует усиленной электрической изоляции по отношению к земле;
3. Возрастает опасность поражения током обслуживающего персонала.
Автотрансформаторы применяются в электроприводе переменного тока для уменьшения пусковых токов двигателей большой мощности. Широкое распространение получили трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации. В этом случае автотрансформатор содержит устройство, обеспечивающее регулирование напряжения во вторичной обмотке. Осуществляется это либо переключением, либо с помощью скользящего контакта (щетки), перемещающего по зачищенным от изоляции виткам обмотки. Такие автотрансформаторы называются регуляторами напряжения, могут быть однофазными и трехфазными.
Сварочные трансформаторы – это, как правило, однофазные трансформаторы с вторичным напряжением на холостом ходу, равным 60¸75 В. Токи вторичной обмотки сварочного трансформатора превышают 200 А, с учетом этого проводится расчет сечения вторичных обмоток по допустимому их нагреву.
При работе такого трансформатора КЗ является нормальным эксплуатационным режимом. Цепь сварочного трансформатора должна иметь большую индуктивность, для чего последовательно с вторичной обмоткой включается дроссель. Благодаря этому ограничивается ток КЗ.
ВЫВОДЫ. Таким образом, применение трансформаторов в составе СЭС с одной стороны повышает экономичность передачи электроэнергии, а с другой стороны они выполняют функции согласующих устройств напряжений источника питания и нагрузки, кроме того, важной их функцией является обеспечение гальванической развязки между источниками и потребителями электроэнергии.
