§ 2.18. 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   +Umax  до -Umax.

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 Фпм — через магнитные шунты. Потоки рассеяния Фσ1 и Фσ2 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 Фσ1 и Фσ2, взаимно компенсируются.

Трансформатор работает следующим образом. При отсутствии постоянного тока Iпм в обмотке подмагничивания потоки Фσ1 и Фσ2 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 Фσ1 и Фσ2, 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 Ф1 трансформатора, создаваемый первичной обмоткой, равномерно распределяется между главными стержнями и магнитными шунтами. При этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение Vmin. При прохождении по обмотке подмагничивания постоянного тока Iпм магнитные шунты насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. При этом уменьшаются проходящие по ним магнитные потоки Фш, 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 Umах. Таким образом, изменяя ток подмагничивания Iпм, можно плавно регулировать вторичное напряжение трансформатора.