Специальные трансформаторы
В отличие от трансформатора автотрансформатор обладает не двумя, а одной обмоткой. Такая обмотка служит первичной обмоткой, а её часть в то же время используется в счёт вторичной (и наоборот). Вследствие чего в производстве автотрансформаторов расходуется наименьшее количество проводов, в отличии от производства обычного трансформатора той же мощности. Всё же такое преимущество автотрансформатора, возможно, применять при небольших значениях коэффициента модификации – от 1,2 до 2.
При пуске электрических двигателей а также различных лабораторных установок, в питании некоторых выпрямителей, в регулировании напряжения используют автотрансформаторы. Широко используют автотрансформаторы и в качестве бытовых электроаппаратов, предопределённых для повышения напряжения от 110 до 220 В или понижения его от 220 до 110 В. Существуют бытовые трансформаторы, определённые на несколько стадий понижения напряжения.
Для понижения напряжения от 220 или же 380 В до 60-70 В рассчитан сварочный трансформатор (дуговая электросварка) или до 14 В (контактная сварка). На работу при больших силах тока – порядка 300 А, предназначены сварочные трансформаторы, и при режиме короткого замыкания. Все это определяет важнейшую особенность их конструкции, разрешающую ограничивать силу тока короткого замыкания путем повышения индуктивного сопротивления обмотки. Благодаря применению магнитных шунтов достигают индуктивного повышения сопротивления обмотки, включаемых в магнитопровод, или трансформации воздушного зазора в магнитопроводе индуктивной катушки, связанной последовательно с вторичной обмоткой трансформатора.
Для включения измерительных приборов, а также реле, в цепи высокого напряжения используют измерительные трансформаторы. Как правило, измерительные трансформаторы считаются понижающими трансформаторами. Вследствие чего они позволяют использовать обычные приборы для замера больших напряжений, токов, мощностей, увеличивая с этим безопасность работы обслуживающего персонала.
В высоковольтную цепь включают первичную обмотку измерительного трансформатора; с вторичной обмоткой соединяют реле и измерительные приборы, которую непременно заземляют, чтобы всячески исключить поражение током на момент пробоя изоляции вследствие чего может произойти переход высокого напряжения на вторичную обмотку.
Измерительные трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения различают тем что: измерительные трансформаторы тока служат для включения амперметров и токовых катушек других измерительных приборов; измерительные трансформаторы напряжения – для включения вольтметров и обмоток напряжения других измерительных приборов и реле.
Рабочие различных электротехнических профессий, объединенных, в первую очередь, с ремонтом, монтажом и обслуживанием линий электропередачи, трансформаторных пунктов, подстанций и распределительных устройств, для выполнения замеров часто используют электроизмерительные клещи. Они представляют собой портативный электроизмерительный прибор, содержащий в себе измерительный прибор (вольтметр, амперметр, и т.п.) и измерительный трансформатор. Ими вполне можно произвести замер без разрыва цепи. Для этого при помощи рукояток разводят магнитопровод с первичной обмоткой измерительного трансформатора и охватывают им провод цепи; на момент сжатия рукояток части магнитопровода между собой замыкаются и измерительный прибор, встроенный в клещи показывает значение измеряемой величины. К примеру, электроизмерительными клещами типа Д90 можно произвести замер мощности без разрыва цепи в пределах 20-70 кВт при напряжении 220 В и 45-140 кВт при напряжении 380 В.
Пик-трансформаторы
Пик-трансформаторы применяются для преобразования синусоидального напряжения в импульсы пикообразной формы. Такие импульсы напряжения с крутым фронтом необходимы для управления тиристорами либо другими полупроводниковыми или электронными устройствами.
Принцип работы пик-трансформатора основан на явлении магнитного насыщения ферромагнитного материала. Существует несколько конструктивных исполнений пик-трансформаторов. Рассмотрим пик-трансформатор с магнитным шунтом. Первичная обмотка ω1 расположена на стержне увеличенного сечения, в котором не наступает состояния магнитного насыщения. Стержень со вторичной обмоткой ω2 имеет уменьшенное сечение, и при некотором значении напряжения u1 (магнитного потока Ф1) в нем наступает магнитное насыщение. Третий стержень – это магнитный шунт, отделенный от остальной части магнитопровода воздушным зазором. Переменный магнитный поток среднего стержня Ф1 разветвляется через боковые стержни, т. е. Ф1=Ф2+Фш. При этом график Фш=ƒ(I1) имеет вид прямой линии, так как благодаря воздушным зазорам этот стержень не насыщается.
При синусоидальном первичном напряжении u1 магнитный поток Ф1 также синусоидален. При малых мгновенных значениях напряжения u1 и магнитного потока Ф1 поток Ф2>Фш, т. е. значительная часть магнитного потока Ф1 замыкается через стержень со вторичной обмоткой ω2, а меньшая часть – через шунт, отделенный от основной части магнитопровода воздушными зазорами.
С ростом мгновенных значений первичного напряжения u1 увеличивается магнитный поток Ф1 и наступает магнитное насыщение стержня со вторичной обмоткой ω2. При этом нарастание потока Ф2 в стержне со вторичной обмоткой ω2 практически прекращается. Так как ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, пропорциональна скорости изменения потока Ф2, т. е. e2 = – ω2dФ2/dt, то участку графика Ф2= ƒ(t1) на интервалах времени 1–2 и 3–4, когда поток Ф2 практически неизменен, соответствует ЭДС e2 = 0. В момент времени, соответствующий изменению направления (знака) магнитного потока Ф2, ЭДС e2 резко возрастает и ее график приобретает пикообразную форму.
Для обеспечения удовлетворительных энергетических показателей пик-трансформаторов их магнитопроводы изготавливают из сплава типа пермаллой.