Файл: 1. Автотрансформаторы, их назначение 1 Автотрансформатор, его история.doc
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 1322
Скачиваний: 42
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение
1. Автотрансформаторы, их назначение
1.1 Автотрансформатор, его история
1.2 Виды автотрансформаторов, их значение
1.3 Основные части конструкции автотрансформатора
2. Принцип действия автотрансформатора
2.1 Базовые принципы действия автотрансформатора
2.2 Принцип работы однофазных и трехфазных автотрансформаторов специального назначения
3.Примеры использования автотрансформаторов
3.1 Применение в электросетях
3.2 Применение в источниках электропитания
3.3 Другие применения автотрансформатора
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Автотрансформаторы - наиболее распространенные устройства в современной электротехнике. Автотрансформаторы большой мощности на напряжение до сотен киловольт составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Эти автотрансформаторы повышают напряжение переменного тока до значений, необходимых для экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния. В местах распределения электроэнергии между потребителями применяют автотрансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителя значений. Наряду с этим автотрансформаторы являются элементами электроприводов, нагревательных и других установок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений, необходимых для работы электродвигателей, нагревательных печей и других электроустройств.
Автотрансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.
Автотрансформаторы малой мощности различного назначения используются в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т. п., а так же для питания бытовых электроприборов. Назначение силовых автотрансформаторов -- преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.
Автотрансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.
Автотрансформаторы являются наиболее широко используемыми элементами в различной аппаратуре.
Более высокие представление можно обеспечить на основании детальных рассмотрений поставленных вопросов, что и является целью курсовой работы . Сказанное позволяет заключить, что выбранная тема курсовой работы «Автотрансформаторы, их значение, принцип действия, примеры использования» является актуальной.
Объектом исследования в курсовой работе выступает Автотрансформатор. Предметом исследования является принцип действия , проблемы их исполнения и использовании.
Цель курсовой работы – проанализировать, выявить проблемы и определить перспективы её развития.
Для достижения указанной цели, в работе поставлены следующие задачи:
-
изучить исторический аспект изобретения. -
дать детальную характеристику электрического аппарата. -
выделить основные принципы, которые характерны для автотрансформатора -
проанализировать динамику востребовательности с целью выявления основных тенденций; -
оценить перспективы развития; -
направления совершенствования -
В данной работе используются следующие научные методы: сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, статистический анализ.
Теоретической базой курсовой работы выступили труды ведущих отечественных специалистов по физике.
1. Автотрансформаторы, их назначение
1.1 Автотрансформатор, его история
Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003). Автотрансформатор может состоять из одной (автоавтотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.[1]
Автотрансформатор широко используется для питания бытовых электроприборов и устройств автоматического управления и имеет мощность от 10 и менее до 1000 ВА. Автотрансформатор получил широкое применение и в высоковольтных сетях для связи между системами с близкими значениями напряжения: 110 и 220; 220 и 500; 330 и 750 кВ. Мощность силовых автотрансформаторов достигает несколько сотен меговольт-ампер. Также автотрансформаторы применяются для пуска синхронных и асинхронных двигателей переменного тока.
В трехфазных сетях используют трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых могут быть соединены в звезду или треугольник. Наибольшее распространение имеют трехфазные трансформаторы, обмотки которых соединены в звезду. В этом случае нулевую точку либо заземляют, либо присоединяют к нейтральному проводу.
Автотрансформатор целесообразно применять при невысоких коэффициентах трансформации.
Автотрансформаторы могут быть опасны в электрическом отношении, особенно при коэффициентах трансформации значительно больших единицы, по этой причине применение автотрансформаторов при коэффициенте большем 2 запрещено правилами техники безопасности.
АвтотрансформаторАвтотрансформаторВ энергетических системах наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами (рис. a) часто применяют трехфазные двухобмоточные автотрансформаторы (рис. c), а также однофазные (рис. b) и трехфазные (рис. d.) трехобмоточные автотрансформаторы. Однофазные обмотки, соединенные по автотрансформаторной схеме, обозначают символом Iавто, трехфазные обмотки, соединенные по автотрансформаторной схеме в звезду с выведенной нулевой точкой, обозначают символом Yн.авто.
Для создания автотрансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.
Столетов Александр Григорьевич (профессор МУ)сделал первые шаги в этом направлении — обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1880-е).
Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.
В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического автотрансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.
Схематичное изображение будущего автотрансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства автотрансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[2].В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом автотрансформатора.[3]
30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого автотрансформатора. Это был автотрансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки. Первые автотрансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон. Большую роль для повышения надежности автотрансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д.Свинберн). Свинберн помещал автотрансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток. С изобретением автотрансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трёхфазную систему переменного тока, построил первый трёхфазный асинхронный двигатель и первый трёхфазный автотрансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трёхфазного тока протяжённостью 175 км. Трёхфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В.[1]
1928 год можно считать началом производства силовых автотрансформаторов в СССР, когда начал работать Московский автотрансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод).
В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провёл серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну автотрансформаторной стали с добавками кремния.[5]
Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 %, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.
1.2 Виды автотрансформаторов, их значение
Как правило, рассматриваемые устройства используются в промышленных и бытовых применениях, которые рассчитаны на низкое энергопотребление. Они эффективны также для соединения систем, работающих при разных значениях напряжения. Этим объясняется разнообразие видов автотрансформаторов.
Рассматриваемые изделия различают:
-
По степени внешней защиты корпуса – устройства, предназначенные для функционирования снаружи, снабжаются водонепроницаемым корпусом. -
По техническим характеристикам – диапазону рабочих частот, значениям максимального первичного и вторичного напряжения, наибольшему вторичному току, мощности и температуре. -
По типу электрической сети, в которой они функционируют – одно – или трёхфазной.
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.
1а – трансформатор, 1б – понижающий, 1в – повышающий
Основные виды автотрансформаторов
-
ВУ-25-Б — служит для уравнивания вторичных токов в дифференциальных защитах силовых трансформаторов. -
АТД — мощность 25 Вт, долго насыщается, имеет старую конструкцию и поэтому используется очень редко. -
ЛАТР-1 — предназначен в сетях с напряжением 127 В. -
ЛАТР-2 — применяется с напряжением 220 В. -
ДАТР-1 — предназначен для малых нагрузок. -
РНО — предназначен для больших нагрузок. -
АТЦН — применяется в измерительных телеустройствах.
Расшифровка основных параметров
Обмотки обозначаются, как правило, заглавными буквами (А, B, C и т.д.), в то время как общее нейтральное соединение обозначается N или n. Для вторичных ответвлений номера цифровых индексов используются для всех точек ответвления вдоль первичной обмотки. А индексы обычно начинаются с цифры «1» и продолжаются с возрастанием.
Обозначение бытовых автотрансформаторов отечественного производства, изготавливаемых по ГОСТ 7518-83, включает в себя:
-
Буквенные индексы, которые определяют класс устройства – переходные (АПБ) или регулировочные (АРБ); -
Номинал реактивной мощности, кВА, на которую рассчитаны обмотки.
ГОСТ 7518-83 предусматривает указание наибольшего напряжения на вторичной обмотке отдельно при отсутствии и наличии внешней нагрузки.
Отдельная маркировки принята для лабораторных автотрансформаторов – ЛАТРов: после буквенного обозначения указывается номинальная мощность прибора в кВт.
1.3 Основные части конструкции автотрансформатора
Чаще всего стандартный автотрансформатор представляет собой тороидальный магнитопровод – сердечник, сделанный из электротехнической стали в виде кольца, на который намотана медная проволока – называемая обмоткой.
Устройство автотрансформатора достаточно наглядно показано на изображении ниже:
В данном примере, вы можете видеть автотрансформатор, к крайним контактам которого подключается источник напряжения переменного тока, к A – фаза , к X – ноль . Все витки проволоки между этими точками считаются первичной обмоткой.