3.3. Автотрансформаторы

Автотрансформатором называется трехобмоточный трансформатор, у которого обмотка среднего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Условное обозначение автотрансформатора показано на рис. 3.6, а его принципиальная схема – на рис. 3.7.

U_в

U_c

U_н

Рис. 3.6. Условное обозначение автотрансформатора

I_в

П

I_c

U_в

U_н

Io Uc о

Рис. 3.7. Принципиальная схема автотрансформатора

Обмотка среднего напряжения называется также общей обмоткой, так как принадлежит одновременно сторонам высшего и среднего напряжения (обозначена на рисунке буквой "О"). Оставшаяся часть обмотки высшего напряжения называется последовательной обмоткой (обозначена на рисунке буквой "П").

Наибольшая мощность, которую можно передать через автотрансформатор без его перегрузки из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения при разомкнутой обмотке низшего напряжения, называется номинальной. Эта мощность равна

. (3.25)

Часть номинальной мощности передается из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения чисто гальванически. Оставшаяся часть мощности передается электромагнитным путем и называется типовой мощностью. Определим ее как мощность, проходящую через последовательную обмотку:

,

где  – коэффициент выгодности, который всегда меньше единицы.

Общая и последовательная обмотка рассчитываются на типовую мощность, которая меньше номинальной. Поэтому автотрансформатор имеет меньшие габариты и потери мощности, чем аналогичный трехобмоточный трансформатор. Чем меньше типовая мощность (коэффициент выгодности), тем экономичнее автотрансформатор.

К недостаткам автотрансформатора можно отнести следующее: 1). В сетях высшего и среднего напряжений должны быть одинаковые режимы работы нейтрали; 2). В некоторых режимах ток в общей обмотке I₀ может превысить допустимое значение даже при передаче мощности меньше номинальной.

Схема замещения автотрансформатора такая же, как у трехобмоточного трансформатора. Ее параметры рассчитываются так же за исключением активного сопротивления обмотки низшего напряжения, которое равно

, (3.26)

где S_н,ном – номинальная мощность обмотки низшего напряжения.

3.4. Трансформаторы с расщепленной обмоткой

Трансформатором с расщепленной обмоткой называется трансформатор, у которого имеется одна обмотка высшего напряжения и две одинаковые обмотки низшего напряжения. Условное обозначение трансформатора с расщепленной обмоткой показано на рис. 3.8.

Если нагрузки обмоток низшего напряжения одинаковы, то схема замещения трансформатора с расщепленной обмоткой и расчет ее параметров такие же, как у двухобмоточного трансформатора. В противном случае схема замещения усложняется (рис. 3.9).

R_н1

X_н1

k_тр

U_н1

U_в

R_в

X_в

U_в

U_н2

U_н1

Рис. 3.8. Условное обозначение трансформатора с расщепленной обмоткой

k_тр

U_н2

R_н2

X_н2

Рис. 3.9. Схема замещения трансформатора

с расщепленной обмоткой

Схема замещения двухобмоточного трансформатора (рис. 3.3) получается из схемы замещения трансформатора с расщепленной обмоткой путем эквивалентных преобразований (последовательно-параллельное сложение сопротивлений). Между сопротивлениями этих схем существуют следующие соотношения:

, (3.27)

, (3.28)

В этих формулах учтено, что и.

Расчет параметров схемы замещения трансформатора с расщепленной обмоткой при разных нагрузках обмоток низшего напряжения производится в следующем порядке:

1. Определяются параметры схемы замещения как для обычного двухобмоточного трансформатора, то есть величины R_m, X_m, k_тр и ;

2. Определяются сопротивления обмоток низшего напряжения по формулам

, (3.29)

, (3.30)

где k_р – коэффициент расщепления; у трехфазных трансформаторов k_р = 3,5; у однофазных трансформаторов k_р = 4;

3. Вычисляются сопротивления обмотки высшего напряжения. Подставив (3.29) в (3.27) и (3.30) в (3.28), а затем разрешив эти выражения относительно R_в и X_в, получим

, (3.31)

. (3.32)