«Использование автотрансформаторов в быту и на производстве». Использование автотрансформаторов в быту и на производстве. Использование автотрансформаторов в быту и на производстве
 Скачать 98.38 Kb.
|
|
Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Асиновский техникум промышленной индустрии и сервиса» Сообщение на тему «Использование автотрансформаторов в быту и на производстве» Выполнил: Студент гр.19-т Асорин Анатолий Автотрансформаторыиспользуются для повышения или понижения напряжения. Существуют автотрансформаторы, которые благодаря возможности плавного регулирования напряжения используются в лабораториях (ЛАТР). Используются не только в лабораториях при тестировании оборудования и его наладке, но и во многих бытовых устройствах. Также эти автотрансформаторы используются для поддержания номинального напряжения при разных нагрузках в ручном режиме. В отличие от обычных автотрансформаторов, лабораторные ЛАТР имеют подвижный контакт в обмотке. Это позволяет менять количество витков, которые включены во вторичную цепь – выходное напряжение от 0 до максимума, который поддерживает сам ЛАТР. Такие автотрансформаторыимеют, как и другие, один недостаток. Они не могут обеспечить электрическую развязку высоко- и низковольтной сторон. При этом есть возможность исключить этот недостаток - использовать безопасный источник переменного тока с возможностью его регулирования. Существует несколько запретов при использовании трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них. Нельзя продолжать использовать автотрансформаторили устройства при подозрении проблем с ними, таких как: возгорание изоляции (появление дыма или запаха), повреждение в соединителях, появление вибраций или шума, наличие трещин корпуса. При использовании автотрансформаторов, работа которых контролируется, их ни в коем случае нельзя оставлять их без присмотра. Запрещается к автотрансформатору, вне зависимости находится ли он отдельно или в каком-либо устройстве, подключать электродвигатели, потребляемый ток которых больше 70% предельного тока нагрузки самого автотрансформатора. Также нельзя подключать выходные клеммы данного трансформатора к электропитанию. Противопоказано помещать какие-либо предметы или приборы на автотрансформаторах, накрывать их, закрывать вентиляционные отверстия, а также использовать в открытом виде, тем более в помещениях с химически активной средой, которая разрушает металлы и изоляцию. При необходимости производить какие-либо работы со вскрытым автотрансформатором, устройство использующее трансформатор или сам трансформатор, в любом случае обязательно отключают от сети. Автотрансформаторы широко используют в отопительных приборах, кондиционерах, в машиностроении, технологических процессах, для сигнализационных систем и т.п. Это применение объяснимо, когда есть необходимость в управлении несколькими электромагнитными нагрузками, напряжение в сети отличается от требуемого значения и т.п. Широкое применение получили в наше время трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых соединяются в форме звезды. Часто применяются такие автотрансформаторы в бытовой технике и автоматике. Автотрансформаторыс большей мощностью применяются для запуска более мощных двигателей переменного тока. Автотрансформаторы бывают повышающие и понижающие, однофазные и трехфазные. Применяются они для питания бытовых приборов, пуска асинхронных электрических двигателей, в промышленных электрических сетях. В быту автотрансформаторы используют для регулировки напряжения сети, если оно завышено или занижено. В промышленности с их помощью уменьшают пусковые токи электрических двигателей, повышают напряжение в линиях электропередач для уменьшения потерь. Назначение, устройство и принцип действия автотрансформаторов В некоторых случаях бывает необходимо изменять напряжение в небольших пределах. Это проще всего сделать не двухобмоточными трансформаторами, а однообмоточными, называемыми автотрансформаторами. Если коэфициент трансформации мало отличается от единицы, то разница между величиной токов в первичной и во вторичной обмотках будет невелика. Что же произойдет, если объединить обе обмотки? Получится схема автотрансформатора (рис. 1). Автотрансформаторы относят к трансформаторам специального назначения. Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у них обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения, т. е. цепи этих обмоток имеют не только магнитную, но и гальваническую связь. В зависимости от включения обмоток автотрансформатора можно получить повышение или понижение напряжения. Если присоединить источник переменного напряжения к точкам А и Х, то в сердечнике возникнет переменный магнитный поток. В каждом из витков обмотки будет индуктироваться ЭДС одной и той же величины. Очевидно, между точками а и Х возникнет ЭДС, равная ЭДС одного витка, умноженной на число витков, заключенных между точками а и Х. Таким образом, автотрансформаторы целесообразно использовать для незначительного понижения или повышения напряжения, когда в части обмотки, являющейся общей для обеих цепей автотрансформатора, устанавливается уменьшенный ток что позволяет выполнить ее более тонким проводом и сэкономить цветной металл. Одновременно с этим уменьшается расход стали на изготовление магнитопровода, сечение которого получается меньше, чем у трансформатора. В электромагнитных преобразователях энергии — трансформаторах — передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется магнитным полем, энергия которого сосредоточена в магнитопроводе. В автотрансформаторах передача энергии осуществляется как магнитным полем, так и за счет электрической связи между первичной и вторичной обмотками.  Трансформатор и автотрансформатор Автотрансформаторы успешно конкурируют с двухобмоточными трансформаторами, когда их коэффициент трансформации — мало отличается от единицы и но более 1,5 — 2. При коэффициенте трансформации свыше 3 автотрансформаторы себя не оправдывают. В конструктивном отношении автотрансформаторы практически не отличаются от трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки. Выводы берутся от двух обмоток и общей точки. Большинство деталей автотрансформатора в конструктивном отношении не отличаются от деталей трансформатора. Лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы) Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения небольшой мощности (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки. Лабораторные регулируемые однофазные автотрансформаторы состоят из кольцеобразного ферромагнитного магнитопровода, обмотанного одним слоем изолированного медного провода (рис. 2). От этой обмотки сделано несколько постоянных ответвлений, что позволяет использовать эти устройства как понижающие или повышающие автотрансформаторы с определенным постоянным коэффициентом трансформации. Кроме того, на поверхности обмотки, очищенной от изоляции, имеется узкая дорожка, по которой перемещают щеточный или роликовый контакт для получения плавно регулируемого вторичного напряжения в пределах от нуля до 250 В. При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг к другу и направлены встречно. Лабораторные автотрансформаторы изготовляют номинальной мощностью 0,5; 1; 2; 5; 7,5 кВА.  Схема лабораторного регулируемого однофазного автотрансформатора  Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) Наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами часто применяются трехфазные двухобмоточные и трехфазные трехобмоточные автотрансформаторы. В трехфазных автотрансформаторах фазы обычно соединяют звездой с выведенной нейтральной точкой (рис. 3). При необходимости понижения напряжения электрическую энергию подводят к зажимам А, В, С и отводят от зажимов а, b , с, а при повышении напряжения — наоборот. Их применяют в качестве устройств для снижения напряжения при пуске мощных двигателей, а также для ступенчатого регулирования напряжения на зажимах нагревательных элементов электрических печей.  Рис. 3. Схема трехфазного автотрансформатора с соединением фаз обмотки звездой с выведенной нейтральной точкой Трехфазные высоковольтные трехобмоточные трансформаторы используются также в высоковольтных электрических сетях. Трехфазные автотрансформаторы, как правило, на стороне высшего напряжения соединяются в звезду с нулевым проводом. Соединение в звезду обеспечивает снижение напряжения, на которое рассчитывается изоляция автотрансформатора. Применение автотрансформаторов улучшает КПД энергосистем, обеспечивает снижение стоимости передачи энергии, но приводит к увеличению токов короткого замыкания. Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь. Существенный недостаток автотрансформаторов — гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 — 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди. РЕКЛАМА При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования. Учитывая то, что падение напряжений в обмотках трансформатора невелико – его можно не учитывать. В таком случае равенства: U1 = E1; U2 = E2 можно считать справедливыми. Таким образом, приведённая выше формула приобретает вид: U1/U2 = w1/w2 = k, то есть, соотношение напряжений к числу витков такое же, как и для обычного трансформатора. Область применения автотрансформаторов довольна широка: устройства небольшой мощности используются для питания, наладки и тестирования бытового и промышленного электрооборудования, устройств автоматического управления, в лабораторных стендах — ЛАТРы, устройствах связи и пр. Силовые трехфазные автотрансформаторы могут быть использованы для уменьшения пусковых напряжений мощных электродвигателей. В энергетике автотрансформаторы большой мощности успешно используют для связи высоковольтных сетей с близкими по значению напряжениями (110-220 кВ, 220-500 кВ, 330-750 кВ). Коэффициент трансформации этих устройств, как правило не превышает 2-2,5. Для изменений напряжения более этих значений экономическая целесообразность использования автотрансформаторов существенно снижается. Для этих целей используют трехфазные автотрансформаторы, с соединениями обмоток «звездой» (наиболее часто используемая схема) или «треугольником». Автотрансформатор имеет множество применений и устройств, в том числе и пуск асинхронных двигателей, используемых для регулирования напряжения линий электропередачи, и может быть использована для преобразования напряжения, когда первичные к вторичному отношению близко к единице. Автотрансформатор примерАвтотрансформатор требует повышающее напряжение от 220 вольт до 250 вольт. Общее количество витков катушки на главной обмотке трансформатора составляет 2000. Определите положение первичной точки ответвления, первичного и вторичного токов, когда мощность на выходе равна 10 кВА, а экономия меди сохраняется.  Таким образом, первичный ток составляет 45,4 А, вторичный ток, потребляемый нагрузкой, составляет 40 А, и через общую обмотку протекает 5,4 А. Экономия меди составляет 88%. Однофазный(слева) и трёхфазный(справа) По значению выходного напряжения автотрансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Особый класс образуют устройства со скользящими отводами. Важной характеристикой, которую учитывают при выборе, является тип сердечника — ламинированный, сплит и тороидальный. Основными областями применения устройств являются: Компенсация падения потенциала в распределительных системах, которое производится повышением значений напряжения питания. Системы управления асинхронных и синхронных двигателей, где наличие автотрансформатора с несколькими ответвлениями облегчает запуск. В условиях исследовательских лабораторий, когда требуется варьировать электрические переменные в широких пределах. Данные устройства используются также для регулировки яркости света; такие приборы называют диммерами. В этих случаях особое внимание уделяют правильному подбору предохранителей, в противном случае более высокое напряжение питания может оказаться на вторичных клеммах. |