Использование трансформаторов

В сварочных выпрямительных установках применяют полупроводниковые элементы, соединенные в трехфазную мостовую схему выпрямления, дающую меньшую пульсацию выпрямленного напряжения, более равномерную загрузку силовой сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, питающего выпрямитель, чем однофазные схемы.

Использование трансформатора позволяет исключить протекание постоянной составляющей тока через нагрузку, однако вносит дополнительные искажения сигнала вследствие нелинейности характеристик намагничивания сердечника.

Преимущества мостовой схемы выпрямления перед схемой с выводом нулевой точки: 1) максимальное обратное напряжение, прикладываемое к неработающим вентилям, в два раза меньше; 2) меньше расчетная мощность [ср. формулы (8.3) и (8.4)], обеспечивающая лучшее использование трансформатора; 3) при расчетном значении ЭДС вч, совпадающем с напряжением сети, мостовую схему можно питать непосредственно от сети (без трансформатора).

К недостаткам однополупериодной схемы выпрямления следует отнести значительные пульсации выпрямленных тока и напряжения, а также недостаточно высокое использование трансформатора, так как по его вторичной обмотке при этом протекает ток только в течение полупериода. Выпрямители подобного типа применяются главным образом в маломощных установках, когда выпрямленный ток мал, а достаточно удовлетворительное сглаживание пульсаций может быть обеспечено с помощью фильтра.

Усилители мощности на транзисторах. Усилители мощности предназначены для отдачи максимальной мощности в заданную нагрузку при допустимых нелинейных и частотных искажениях. Они содержат один или несколько каскадов усиления. Выходной (оконечный) каскад работает в режиме больших сигналов и, следовательно, потребляет большую мощность от источников питания. Он должен иметь достаточно высокий КПД. Выходные каскады выполняются на специальных мощных транзисторах, включенных обычно по схеме с общим эмиттером или с общим коллектором. Выходной каскад отдает в нагрузку максимальную мощность при определенном сопротивлении нагрузки, называемом оптимальным (Л„.опт), часто отличающимся от заданного сопротивления RH. Обеспечить оптимальное сопротивление нагрузки позволяет использование трансформатора в выходном каскаде. Необходимое значение коэффициента трансформации рассчитывают по формуле

как они обеспечивают устойчивость процесса регулирования. Использование трансформатора в качестве дифференцирующего элемента основано на том, что величина наряжения «2 во вторичной обмотке пропорциональна производной dQ>/dt, которая определяется скоростью изменения напряжения и± или тока j\ в первичной обмотке. Стабилизирующие трансформаторы можно включать в электрические цепи последовательно или параллельно.

Преимущества схемы Греца: простота трансформатора, в котором не требуется вывод средней точки вторичной обмотки и в два раза снижается, при прочих равных условиях, число витков этой обмотки по сравнению с суммарным числом витков двух фаз вторичной обмотки в двухфазной схеме; ток во вторичной обмотке больше, чем в двухфазной схеме, только в 1/^2 раз; хорошее использование трансформатора по мощности и отсутствие вынужденного намагничивания. При этом величины kn и /! такие же, как и в двухфазной схеме.

Обратное напряжение и использование трансформатора по мощности такие же, как в схеме Миткевича, но фильтр после схемы Кюблера будет более экономичным. В схеме нет вынужденного намагничивания. Основной недостаток схемы — наличие дополнительного элемента уравнительного реактора — не является существенным, так как его объем и масса примерно в 10 раз меньше, чем у силового трехфазного трансформатора.

К недостаткам схемы следует отнести низкую частоту пульсации, относительно высокое значение коэффициента пульсации, плохое использование трансформатора, подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током.

Однофазная мостовая схема выпрямителя из всех двухполу-периодных схем выпрямления обладает наилучшими технико-экономическими показателями. Схема, так же как и двухполу-периодная, применяется на выходные мощности менее 1 кВт. Преимущества схемы: повышенная частота пульсации, низкая величина обратного напряжения, хорошее использование трансформатора. К недостаткам схемы следует отнести необходимость в четырех вентилях, повышенное падение напряжения в вентильном комплекте, невозможность установки полупроводниковых вентилей на одном радиаторе без изолирующих прокладок.

Достоинством однополупериодного выпрямителя является простота схемы, в частности наличие только одного выпрямительного диода (-фи условии, если его максимально допустимое обратное напряжение равно или больше амплитуды обратного напряжения Uz, иначе следует включать последовательно несколько диодов, см. 4.6). Недостатком является плохое использование трансформатора по мощности, так как он работает с подмагничиванием током одного направления, приводящим к насыщению магнитного потока сердечника, и, как следствие этого,—высокому уровню пульсации. По осциллограмме коэффициент пульсации определится согласно формуле (14.Г) :/(„=?/«,„/(/=„, где U=H—UH.CV. По действующему значению коэффициент пульсации /(„=1,21. Максимальное значение КПД оказывается равным 40,6 %.

Недостатком однотактных схем выпрямителей является плохое использование трансформаторов, у которых ток во вторичной обмотке протекает только в положительные полупериоды напряжения (в однофазных выпрямителях) и в течение одной трети каждого периода (в трехфазных выпрямителях).

2. Почему использование трансформаторов дает экономию материалов и повышает экономичность передачи электрической энергии?

Использование трансформаторов в усилительных каскадах

2) использование трансформаторов с отводом от средней точки, что неудобно7 с конструктивной точки зрения;

2. Использование трансформаторов тока ТШЛ-20Б и ТШВ-15Б рекомендуется институтом «Атомтеплоэлектропроект» только в тех случаях, когда применение трансформаторов тока ТШ-20 невозможно по условию компоновки их в токопро-водах.

В цепях переменного тока использование трансформаторов позволяет изменять напряжения, ток, число фаз, частоту. Чаще всего трансформаторы применяются для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты, а также для изменения числа фаз. Трансформаторы по назначению подразделяются на три основные группы: силовые, согласующие и импульсные.

Трансформаторы тока для цепей измерения проверяют на точность работы в необходимом для измерительных при» боров классе точности, исходя из нагрузки от приборов, Для лабораторных измерений используют трансформатор ры тока класса 0,2; для подключения счетчиков — 0,5; для подключения щитовых измерительных приборов —класса 1 или 3. Использование трансформаторов тока худших классов точности должно быть обосновано. Трансформаторы тока для устройств релейной защиты и автоматики проверяют на точность работы по кривым предельной кратности, представляющим собой зависимости предельной кратности первичного тока от нагрузки вторичной обмотки /Сю15* —Ii/IiHOM=f(Z2), при условии, что полная погрешность по току е=10 %.

Наиболее распространенными и действенными способами ограничения токов КЗ являются: секционирование электрических сетей; установка токо-ограничивающих реакторов; широкое использование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения.

Рассмотрим, в какой степени ухудшается использование трансформаторов при их параллельном включении и несоблюдении равенств коэффициентов трансформации и напряжений короткого замыкания.

Использование трансформаторов с высокочастотной коммутацией для регулирования напряжения выпрямительных установок позволяет дополнить действие систем фильтрации выпрямленного напряжения быстродействующим регулированием амплитудных значений линейных напряжений, питающих преобразовательный агрегат, что позволяет наряду с решением задачи стабилизации значительно снизить расчетную мощность элементов сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя.

ундами, а их габариты и вес — на 10—20% больше. Поэтому, если не требуется магнитного экранирования, то целесообразнее использование трансформаторов с обволакиванием или заливкой эпоксидным компаундом, а не; с герметичными кожухами.