Назначение и принцип действия вольтодобавочного трансформатора

Вольтодобавочным трансформатором называется такой электрический трансформатор, который включается своей вторичной обмоткой последовательно в цепь вторичной обмотки основного трансформатора или просто в рассечку линии основной сети. Обычно вольтодобавочный трансформатор имеет переменный коэффициент трансформации (подобно автотрансформатору), но может быть также и нерегулируемым.

Вольтодобавочные трансформаторы традиционно используют с целью автоматической регулировки напряжений отдельных линий или группы линий. К примеру при реконструкции сети, где используется трансформатор без возможности регулирования под нагрузкой, именно вольтодобавочный трансформатор позволяет регулировать напряжение — он дает возможность выравнивать напряжение в сети, убирает несимметричность напряжения на определенном участке цепи, снижает опасные последствия в случае отгорания нулевого проводника.

Как нетрудно понять, вольтодобавочный трансформатор воздействует на подаваемое к потребителю напряжение, добавляя к нему собственную дополнительную ЭДС, которая вычитается либо складывается с основным напряжением сети. В принципе вольтодобавочные трансформаторы могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми.

В любом случае они формируют определенное добавочное напряжение независимо от того, какая нагрузка подключена и получает питание от данной сети в текущий момент. А непосредственно величину надбавки выбирают исходя из максимальной и минимальной нагрузки, чтобы на потребителе ни в коем случае не возникло перенапряжения.

На первом рисунке изображена принципиальная схема включения вольтодобавочного трансформатора без регулировки. Здесь первичные обмотки трех однофазных трансформаторов включены по схеме «звезда» и питаются от трех фаз основной регулируемой сети. Вторичные обмотки данных трансформаторов, как было отмечено выше, включены последовательно в рассечку, причем рассчитаны они на более высокие токи I.

Во вторичных обмотках и создаются добавочные ЭДСдоб, которые складываются или вычитаются из напряжения U1 сети, которую необходимо регулировать. В принципе в качестве вольтодобавочных трансформаторов могут использоваться сварочные или котельные трансформаторы с соотношением напряжений 380/24. Их первичные обмотки как обычно подключаются к сети, а вторичные — в рассечку регулируемой линии. U2 представляет собой сумму ЭДСдоб и U1.

На втором рисунке приведена схема регулируемого вольтодобавочного трансформатора. По сути здесь мы видим автотрансформатор, который получает питание от напряжения основной сети. Вторичные же напряжения снимаются через переключатели П, как это обычно бывает у всех автотрансформаторов, и подаются на первичные обмотки отдельных трансформаторов, включенных в регулируемую линию последовательно своими вторичными обмотками.

Действует все как обычно: токи первичных обмоток создают магнитные потоки в магнитопроводах понижающих трансформаторов, во вторичных обмотках наводятся ЭДС, которые последовательно складываются или вычитаются (в зависимости от фазировки подключения) с напряжениями основной сети в каждой из фаз.

В итоге напряжение на выходе регулируемой сети, в результате такого включения, изменяется на 5-10% в зависимости от того, в каком положении находится на данный момент переключатель. Сам переключатель сделан таким образом, что при переключении между контактами даже под нагрузкой разрыва цепей первичных обмоток последовательных (вольтодобавочных) трансформаторов не происходит.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Принцип работы вольтодобавочный трансформатор

ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изучение схемы и конструкции вольтодобавочного устройства тяговой подстанции постоянного тока

Рисунок 6.1. Вид модуля ВДУ со стороны подключения тяговой сети.

Рисунок 6.2. Общий вид ВДУ с трансформатором.

Устройство вольтдобавочное служит для усиления электроснабжения контактной сети постоянного тока 3,3 кВ электрифицированных железных дорог.

Основной режим работы ВДУ – стабилизация напряжения в контактной сети путем регулирования уровня выходного напряжения тяговой подстанции в зависимости от токовой нагрузки.

В комплект поставки ВДУ входят:

— модуль вольтодобавочного устройства;

— трансформатор вольтодобавочного устройства 10(6) кВ;

— щиток дистанционного управления;

— датчик напряжения с предохранителем и комплектом проводов вторичной коммутации.

Рисунок 6.3. План расположения оборудования в модуле ВДУ.

Трансформатор ВДУ представляет собой сухой трансформатор мощностью 2,5 МВА в кожухе размером 3035х3000х2930 мм и массой 10600 кг.

Рисунок 6.5. Общий вид и внутреннее устройство выпрямителя.

Выпрямитель В-МПП-3,15к-500 УХЛ4 на номинальное выходное напряжение 500 В.

Рисунок 6.6. Датчик напряжения.

ДН представляет собой компенсационный датчик на эффекте Холла и служит для электронного преобразования напряжения в пропорциональный выходной ток. ДН имеет гальваническую развязку между первичной (силовой) и вторичной (измерительной) цепями. ДН имеет токовый выход с коэффициентом преобразования 4000 В/50 мА.

Рисунок 6.7. Принципиальная схема ВДУ.

Основные технические характеристики ВДУ.

Модуль ВДУ включается последовательно с тяговым выпрямительным агрегатом со стороны «минуса». Напряжение на выходе модуля ВДУ суммируется с напряжением тягового выпрямительного агрегата. Регулированием напряжения модуля ВДУ обеспечивается стабилизация уровня выходного напряжения тяговой подстанции на заданном уровне. Регулирование выходного напряжения модуля ВДУ осуществляется по сигналам ДН, установленного на сборных шинах постоянного тока тяговой подстанции. Выходной сигнал ДН заводится в щиток ДУ, где сравнивается с уставкой. По результатам сравнения формируется сигнал управления ВДУ. По сигналу управления модуль ВДУ обеспечивает выходное напряжение, необходимое для стабилизации напряжения тяговой подстанции на уровне заданной уставки.

Для защиты ВДУ от перегрузок используются сигналы с датчиков тока. Защита ВДУ от перегрузок обеспечивается переводом его в режим стабилизации по току. Система управления ВДУ обеспечивает выходное напряжение модуля ВДУ, необходимое для удержания тока ВДУ на уровне, не превышающем уставку. В случае невозможности стабилизации тока и его дальнейшего увеличения (короткое замыкание), обеспечивается минимальное выходное напряжение модуля ВДУ. Для снижения переменных составляющих в выпрямленном напряжении, а также прохождения тока при выключенном ВДУ, предусмотрены шунтирующие диоды. В случае возникновения аварийной или нештатной ситуации с тиристоров снимаются импульсы управления, а ток тяговой подстанции замыкается через шунтирующие диоды. В этом случае обеспечивается уровень напряжения на выходе тяговой подстанции без работы ВДУ (без стабилизации). Для обеспечения дистанционного управления ВДУ на тяговой подстанции устанавливается щиток ДУ.

Рисунок 6.8. Щиток дистанционного управления.

Рисунок 6.9. Общий вид сухих трансформаторов без защитного кожуха.

Рисунок 6.10. Устройство выпрямителя.

Применение вольтодобавочных трансформаторов для управления качеством электроэнергии

Вольтодобавочные трансформаторы (ВДТ) и линейные регуляторы (ЛР) могут быть использованы для целей как централизованного, так и местного регулирования.

ВДТ включаются в рассечку линии и могут быть установлены в любой точке электрической сети.

ВДТ могут устанавливаться в сетях напряжением до 1000 В на линиях, к которым непосредственно подключены электроприемники.

ВДТ представляет собой агрегат, состоящий из регулировочного трансформатора сРПН и вольтодобавочного трансформатора, последовательная обмотка которого включается в рассечку линии, а обмотка возбуждения подключается к переключающему устройству регулировочного трансформатора.

Достоинством ВДТ является то, что сравнительно небольшой собственной мощностью ВДТ (Sсоб.) можно регулировать напряжение в линии с существенно большей проходной мощностью Snp.

Регулирование напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации регулировочного трансформатора с реверсивной схемой.

При согласном включении обмоток имеют место положительные добавки напряжения, а при противовключении — отрицательные добавки.

Регулирование напряжения может проводиться и с помощью фазопереключаемого ВДТ (ФВДТ), в котором изменение напряжения происходит за счет изменения схемы соединения обмоток напряжения.

Схема работы ФВДТ: а) включение обмоток возбуждения на свое фазное напряжение; б) при согласном включении добавка напряжения равна +Е, а при противовключении — -Е.

Включая обмотки возбуждения на соседние фазные напряжения можно получить половинную добавку ±0,5*Е.

Источник

Схема подключения вольтодобавочного трансформатора

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине

Простые вольтодобавочные устройства

В статье приводятся описания простых вольтодобавочных устройств, которые позволяют повысить напряжение в электрической сети на определенную величину или понизить его путем использования обычных понижающих трансформаторов.

На практике нередко возникает необходимость, например, понизить повышенное напряжение до уровня номинального с целью продления срока службы ламп накаливания или повысить пониженное напряжение с целью увеличения светоотдачи ламп.

Наиболее просто, доступно и экономично это можно осуществить с помощью обычного понижающего двухобмоточного трансформатора, включив его по схеме вольтодобавки. Такое включение означает, что вторичная низковольтная обмотка трансформатора включается последовательно с нагрузкой, а первичная, высшего напряжения, — параллельно к нагрузке или к зажимам сети.

На рис.1 приведены схемы включения вольтодобавочных трансформаторов и их векторные диаграммы.

С целью упрощения векторные диаграммы построены без учета потерь во вторичных обмотках трансформаторов. На рис.1,а приведены схема включения вольтодобавочного трансформатора и его векторная диаграмма при согласном включении его обмоток, при котором магнитные потоки обмоток совпадают по направлению.

На рис.1,б показана схема при встречном включении обмоток, что приводит к встречному направлению магнитных потоков и, следовательно, к уменьшению результирующего магнитного потока трансформатора.

Как видно из представленных рисунков, с помощью обычного понижающего трансформатора можно повысить или понизить напряжение на нагрузке на величину ±∆U в зависимости от того, каким образом включены его обмотки — согласно или встречно.

Иными словами, необходимая величина вольтодобавки определяется величиной напряжения вторичной обмотки обычного понижающего трансформатора. Рассмотрим пример. Имеем однофазный понижающий трансформатор типа ОСО-0,25 (осветительный однофазный мощностью 250 ВА) напряжением 220/36 В (в обиходе называемый «котельник»), намотанный на Г-образном сердечнике. Вторичное напряжение данного трансформатора 36 В и будет составлять величину вольтодобавки U=36 В, которая может добавляться к напряжению сети 220 В или отниматься от него в зависимости от согласного или встречного включения обмоток: 220+36=256 или 220−36=184 (В). Предположим, что напряжение в сети понижено и составляет 180 В, тогда с помощью обычного трансформатора по схеме вольтодобавки, при согласном включении обмоток, его можно поднять, приблизить к номинальному, так как U2=180+36=216 (В). При повышенном напряжении в сети, например, U1=256 В относительно номинального на нагрузке его можно понизить, поменяв местами концы любой из обмоток трансформатора. В этом случае для нашего примера U2=U1−∆U=256−36=220 (B), т.е. на зажимах нагрузки имеем номинальное напряжение.

В тех случаях, когда необходимая величина вольтодобавки не соответствует стандартным вторичным напряжениям трансформаторов, вторичную обмотку перематывают на необходимое напряжение, например, на 20 В. При этом не исключается возможность домотки или отмотки определенного количества витков вторичной обмотки трансформатора с целью получения необходимой величины вольтодобавки, так как вторичная обмотка намотана поверх первичной.

Вторичная обмотка трансформатора должна выдерживать ток нагрузки. Полная мощность трансформатора через вторичные величины S=U2I2, откуда ток вторичной обмотки I2=S/U2. Для

трансформатора ОСО-0,25 220/36 В этот ток составит I2=250/36=6,1 (A). Таким образом, через вторичную обмотку данного вольтодобавочного трансформатора можно пропускать ток нагрузки до 6,1 А.

Мощность однофазного трансформатора, который используется для вольтодобавки, в несколько раз меньше мощности нагрузки. Определяется она по формуле:

где Sвт — мощность однофазного трансформатора, используемого для вольтодобавки, ВА; Sном — полная мощность нагрузки, ВА; ∆U — величина необходимой вольтодобавки, В; U1 — напряжение сети, к которой подключается вольтодобавочный трансформатор, В.

Например, при необходимой величине вольтодобавки ∆U=22 В, мощности нагрузки Sном=1000 ВА и напряжении сети U1=220 В, мощность трансформатора вольтодобавки составит всего Sвт=100 ВА, т.е. в 10 раз меньше мощности нагрузки. Следовательно, габариты, масса и стоимость такого вольтодобавочного устройства относительно невелики.

КПД вольтодобавочного устройства достигает значений 0,99. 0,995, масса на единицу мощности 2,5. 3 кг/кВ⋅А. Потери напряжения и активной мощности в таком трансформаторе малы и соответственно равны 0,5. 3, поэтому их можно не учитывать.

Показанные на рис.1 схемы включения вольтодобавочных трансформаторов позволяют повысить или понизить напряжение на нагрузке на определенную постоянную нерегулируемую величину, в связи с чем они получили название нерегулируемых, или «глухих», вольтодобавочных трансформаторов.

Следует учитывать, что нерегулируемые вольтодобавочные трансформаторы создают надбавку напряжения ∆U независимо от режима нагрузки сети. Благодаря этому, необходимо выбирать величину надбавки не по режиму минимального (максимального) напряжения, а по режиму минимальной нагрузки, когда напряжение выше. Поэтому нерегулируемая схема включения вольтодобавочного трансформатора всегда приемлема там, где независимо от времени года и величины нагрузки во всех режимах требуется повысить, реже понизить напряжение на величину ∆U.

Вольтодобавочное устройство может быть выполнено трехфазным. Принципиальная схема такого устройства показана на рис.2.

Оно может быть создано из подручных средств, которыми располагает практически каждое предприятие, а именно: из трех однофазных котельных (ОСО-0,25, ОСМ-0,4У3) или сварочных трансформаторов. Вторичные обмотки этих трансформаторов напряжением 12. 36 и 40. 60 В рассчитаны на большие токи и могут быть использованы для включения в рассечку линии в качестве последовательных. Этими обмотками и создается добавочное напряжение ∆U. Первичные обмотки этих трансформаторов выполняют функции возбуждающих и могут включаться по схеме звезды или треугольника непосредственно в трехфазную сеть. Такие трансформаторы могут найти применение в протяженных заводских и сельскохозяйственных сетях.

Для бытовых целей в качестве вольтодобавочных трансформаторов могут быть использованы подходящие трансформаторы от радио- и телеаппаратуры, как, например, показано в [1].

Вольтодобавочные трансформаторы чаще всего используются для увеличения напряжения, хотя их можно выполнить реверсивными. Схема такого вольтодобавочного устройства приведена на рис.3.

220 В с фиксацией ручки управления в среднем и крайнем положениях. При замкнутых контактах 1-2 и 3-4 переключателя SA1 обмотки W1 и W2 трансформатора ВТ подключены к сети, и на выходе устройства напряжение повышено на величину +∆U относительно напряжения сети. Если же замкнуты контакты 2-5 и 4-6 переключателя, то концы вторичной обмотки W2 трансформатора меняются местами. Следовательно, магнитные потоки обмоток направлены встречно, и на выходе устройства напряжение будет понижено на величину −∆U. В среднем положении ручки переключателя SA1 обмотка W2 отсоединена от сети и током не обтекается, не обтекаются током также нагрузка и первичная обмотка W1 трансформатора ВТ.

При эксплуатации вольтодобавочного устройства следует иметь в виду, что размыкать первичную обмотку W1 трансформатора ВТ при работе устройства недопустимо, исходя из условий техники безопасности и правил технической эксплуатации электроустановок. Дело в том, что при размыкании первичной обмотки W1 ток во вторичной обмотке W2 останется прежним и равным току нагрузки. По сути, такой режим работы трансформатора — это режим холостого хода, но с током холостого хода трансформатора, равным току нагрузки, что во много раз больше обычного тока холостого хода трансформатора, причем этот ток является полностью намагничивающим. Это приводит к значительному увеличению магнитного потока трансформатора.

Потери же в магнитопроводе трансформатора пропорциональны квадрату магнитного потока. В результате происходит сильный разогрев сердечника трансформатора, что опасно для его изоляции, возможно даже самовозгорание трансформатора.

Кроме того, ЭДС первичной обмотки W1 возрастает пропорционально магнитному потоку и может достигать больших значений, опасных как для самого трансформатора, так и для жизни

окружающих. Проведенные в свое время автором исследования трансформатора типа ОСО-0,25 в режиме вольтодобавочного при разомкнутой первичной обмотке и даже не полной его загрузке приводили к появлению ЭДС на зажимах первичной обмотки 500 В, причем с увеличением нагрузки величина ЭДС увеличивалась.

При больших токах нагрузки или необходимости дистанционного управления вольтодобавочным трансформатором в качестве переключающего устройства можно использовать магнитные пускатели или сильноточные реле. Принципиальная схема такого вольтодобавочного устройства показана на рис.4.

Оно работает следующим образом. В исходном предпусковом состоянии катушки К1 и К2 магнитных пускателей обесточены, и их силовые контакты К1.1, К1.2 и К2.1, К2.2 в цепи вторичной обмотки W2 трансформатора ВТ разомкнуты. В результате трансформатор ВТ и нагрузка обесточены.

Для повышения напряжения на нагрузке на величину ∆U нажимают кнопку «Больше». В результате катушка К1 первого магнитного пускателя обтекается током, пускатель срабатывает и силовыми контактами К1.1 и К1.2 подключает обмотки трансформатора ВТ к сети, одновременно контактом К1.4 блокируется кнопка включения «Больше», и размыкаются контакты К1.3 электрической блокировки.

При необходимости уменьшения напряжения на нагрузке нажимают кнопку «Стоп», в этом случае схема приходит в исходное состояние (все силовые контакты разомкнуты), а затем нажимают кнопку «Меньше». Схема работает аналогичным образом, но при этом срабатывает второй магнитный пускатель, который замыкает свои силовые контакты К2.1 и К2.2 в цепи вторичной обмотки W2 трансформатора ВТ, в результате фаза тока в ней меняется на противоположную, и напряжение на выходе вольтодобавочного устройства уменьшается на величину ∆U.

Кроме двух обычных магнитных пускателей, для данной схемы может быть использован один реверсивный, например, типа ПМЕ-11-3 на ток 10 А и напряжение 380 В с напряжением катушек включения 220 В, который снабжен устройством механической блокировки от одновременного включения всех силовых контактов пускателя.

1. Коломойцев К.В. Еще раз о вечной лампочке//Электрик. 2002. — №1. — С.9.
2. Тайц А.А., Мешель Б.С. Регулирование напряжения и реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий. — М.: Госэнергоиздат, 1960.

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы тока, напряжения, мощности.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Виктор
На рис. 2, 3, 4 у Вас перепутаны вход с выходом.

Источник