Трансформаторы с плавным регулированием напряжения

Трансформаторы со скользящими контактами. Для плавного регулирования выходного напряжения трансформатора применяют контактные щетки, скользящие по неизолированной внешней поверхности вторичной обмотки, вследствие чего изменяется число включаемых в работу витков обмотки. Такой метод широко используется в маломощных лабораторных автотрансформаторах — ЛАТРах. С повышением мощности трансформаторов и автотрансформаторов применяют двойные комплекты щеток с включенными между ними резисторами для ограничения тока к. з. при замыкании щетками соседних витков.

Трансформаторы с подвижной вторичной обмоткой. Такие трансформаторы имеют броневой магнитопровод с двумя первичными обмотками и подвижным средним стержнем, на котором размещена вторичная обмотка. При перемещении подвижного стержня плавно изменяется взаимоиндуктивность вторичной обмотки с каждой из первичных обмоток, вследствие чего вторичное напряжение изменяется от +U_max до - U_max.

Трансформаторы, регулируемые подмагничнванием шунтов. Плавное регулирование выходного напряжения трансформатора можно осуществить также путем подмагничивания его магнитопровода постоянным током. Существует большое число конструкций трансформаторов с подмагничнванием. Их основными регулирующими элементами являются подмагничиваемые магнитные шунты, поэтому они называются трансформаторами и автотрансформаторами, регулируемыми подмагничиванием шунтов (ТРПШ и АРПШ).

Рис. 2.61. Электромагнитные схемы однофазных транс­форматоров, регулируемых подмагничиванием шунтов: 1 — главные стержни; 2 — первичная обмотка; 3 — обмотка под-магничивания; 4 — магнитные шунты; 5 — вторичная обмотка

На рис. 2.61,а изображена схема однофазного четырехстержневого ТРПШ. Магнитная система такого трансформатора состоит из двух главных стержней и двух магнитных шунтов. На главных стержнях размещены первичная и вторичная обмотки, на стержнях магнитных шунтов — обмотка подмагничивания, состоящая из двух катушек. Основной поток Ф замыкается через главные стержни, а поток подмагничивания Ф_пм — через магнитные шунты. Потоки рассеяния Ф_σ1 и Ф_σ2 первичной и вторичной обмоток, сдвинутые по фазе приблизительно на 180°, замыкаются в основном через магнитные шунты. Катушки обмотки подмагничивания соединены последовательно так, что создаваемые ими магнитные потоки складываются, а ЭДС, индуцируемые в них потоками рассеяния Ф_σ1 и Ф_σ2, взаимно компенсируются.

Трансформатор работает следующим образом. При отсутствии постоянного тока I _пм в обмотке подмагничивания потоки Ф_σ1 и Ф_σ2 имеют максимальную, а основной поток Ф — минимальную величину. При этом вторичное напряжение U₂ минимальное. При прохождении по обмотке подмагничивающего тока магнитные шунты насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. Это приводит к уменьшению потоков Ф_σ1 и Ф_σ2, увеличению потока Ф и повышению напряжения U₂. Регулируя подмагничивающий ток, можно плавно изменять вторичное напряжение U₂.

На рис. 2.61,6 показана схема однофазного ТРПШ с составным магнитопроводом. В этом трансформаторе магнитопровод главных стержней и магнитопроводы магнитных шунтов отделены друг от друга изоляционными прокладками. Первичная обмотка охватывает главные стержни и магнитные шунты, а вторичная обмотка — только главные стержни. Обмотка подмагничивания состоит из двух катушек и охватывает магнитные шунты.

При отсутствии постоянного тока в обмотке подмагничивания магнитный поток Ф₁трансформатора, создаваемый первичной обмоткой, равномерно распределяется между главными стержнями и магнитными шунтами. При этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение V_min. При прохождении по обмотке подмагничивания постоянного тока I _пм магнитные шунты насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. При этом уменьшаются проходящие по ним магнитные потоки Ф_ш, поток Ф₁ вытесняется в главные стержни и проходящий по ним поток Ф₂ увеличивается. Это приводит к возрастанию напряжения U₂, индуцируемого во вторичной обмотке. Когда магнитные шунты полностью насыщены, магнитный поток Ф₂ в главных стержнях максимальный и с трансформатора снимается максимальное напряжение U _mах. Таким образом, изменяя ток подмагничивания I _пм, можно плавно регулировать вторичное напряжение трансформатора.

6. Принцип действия бесколлекторных машин. Принцип действия синхронного генератора и асинхронного двигателя.

Принцип работы БМ основан на том, что контроллер ВД коммутирует обмотки статора так, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был ортогонален вектору магнитного поля ротора. С помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер управляет током, протекающим через обмотки ВД, т.е. вектором магнитного поля статора, и таким образом регулируется момент, действующий на ротор ВД. Знак у угла между векторами определяет направление момента действующего на ротор.

Градусы при расчете - электрические. Они меньше геометрических градусов в число пар полюсов ротора. Например, в ВД с ротором имеющим 3 пары полюсов оптимальный угол между векторами будет 90°/3 = 30°

Коммутация производится так, что поток возбуждения ротора — Ф₀ поддерживается постоянным относительно потока якоря. В результате взаимодействия потока якоря и возбуждения создаётся вращающий момент M, который стремится развернуть ротор так, чтобы потоки якоря и возбуждения совпали, но при повороте ротора под действием ДПР происходит переключение обмоток и поток якоря поворачивается на следующий шаг.

В этом случае и результирующий вектор тока будет сдвинут и неподвижен относительно потока ротора, что и создаёт момент на валу двигателя.

В двигательном режиме работы МДС статора опережает МДС ротора на угол 90°, который поддерживается с помощью ДПР. В тормозном режиме МДС статора отстаёт от МДС ротора, угол 90° так же поддерживается с помощью ДПР.

Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, кото-рое, пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. При подключении к генератору нагрузки генератор будет являться источником переменного тока.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля.

7. Статор бесколлекторных машин. Устройство статора бесколлекторной машины и понятия об обмотках статора.