17.3 Трансформаторы для преобразования числа фаз

Преобразование числа фаз п-фазной системы токов можно осуществить при помощи трансформаторов, включенных по специальным схемам.

Преобразование трехфазной системы токов в двухфазную. Это преобразование осуществляется при помощи двух однофазных трансформаторов с разными коэффициентами трансформации, включенных по схеме на рис. 23.2.

Рис. 17.2. Схема включения трансформаторов для преобразования трехфазной системы токов в двухфазную

Рис. 17.3. Векторная диаграмма преобразователя трехфазной системы токов в двухфазную

Первичная обмотка трансформатора Т_α включается между двумя фазами трехфазной сети (на рис. 17.2 между фазами В и С), а первичная обмотка трансформатора Т_β— к третьей фазе А сети и средней точке первичной обмотки Т _α. При таком включении напряжение будет сдвинуто по фазе на угол π/2 относительно напряжения (рис. 17.3). На такой же угол будут сдвинуты напряжения вторичных обмоток трансформаторов Т_α и Т_β. Из векторной диаграммы следует, что . Если принять, что число витков вторичных обмоток трансформаторов одинаково, то для того чтобы получить одинаковые напряжения этих обмоток, необходимо число витков первичной обмотки трансформатора Т_β уменьшить в раза по сравнению с числом витков первичной обмотки трансформатора Т_α.

Преобразование трехфазной системы токов в шестифазную. Такое преобразование можно осуществить включением вторичной обмотки трансформатора в шестифазную звезду (рис. 17.4). На рис. 17.5 показана векторная диаграмма вторичных ЭДС для этого случая.

Рис. 17.4. Схема включения обмоток трансформатора для преобразования трехфазной системы токов в шестифазную	Рис. 17.5. Векторная диаграмма вторичных ЭДС трансформатора при его включении по схеме, показанной на рис. 17.4

Трансформаторы с увеличенным числом фаз находят применение в цепях преобразования переменного тока в постоянный.

17.4 Трансформаторы для преобразования частоты

С использованием трансформаторов выполняют схемы для удвоения и утроения частоты питающего напряжения.

Рис17.6. Схема удвоителя частоты

Рис. 17.7. К определению формы кривой вторичного напряжения удвоителя частоты

Удвоение частоты осуществляют с помощью трансформатора, магнитная система которого состоит из двух независимых магнитопроводов α и β (рис. 17.6). Первичная обмотка, имеющая число витков w₁ и включаемая в сеть с частотой f_i, охватывает оба магнитопровода. Магнитопроводы α и β обмоткой О, состоящей из двух частей, подмагничиваются таким образом, что усиливается поток магнитопровода α и ослабляется поток магнитопровода β (рис. 17.6). В каждом магнитопроводе МДС, создаваемая этой обмоткой, равна F₀. В правом квадранте на рис. 17.7 построены магнитные характеристики Ф_α =f(i₁) и Ф_β =f(i₁) магнитопроводов с учетом действия МДС F₀. Там же показана зависимость суммарного магнитного потока Ф_α+ Ф_β от тока первичной обмотки i₁. Магнитный поток Ф_α+ Ф_β =Ф сцеплен с первичной обмоткой и наводит в ней ЭДС е₁ (эта ЭДС практически равна и направлена противоположно приложенному напряжению u₁).

Вторичная обмотка с числом витков w₂ состоит из двух частей, расположенных на разных магнитопроводах. Эти части обмотки включены встречно, поэтому результирующее потокосцепление вторичной обмотки пропорционально разности магнитных потоков (Ф_α-Ф_β). Зависимость (Ф_α-Ф_β) =f(i₁) также показана на рис. 17.7.

Если к первичной обмотке приложить синусоидальное напряжение ии то магнитный поток Ф= Ф_α+Ф будет практически синусоидальным и изменяться во времени с частотой f₁ (левый квадрант на рис. 17.7). Изменение во времени магнитного потока, сцепленного со вторичной обмоткой (Ф_α - Ф ), можно получить построением по точкам

1-2-3-4. Эта зависимость имеет пульсирующий характер с частотой пульсаций, равной 2f₁ Индуктируемая во вторичной обмотке ЭДС e₂ будет пропорциональна d(Ф_α-Ф_β)/dt и иметь частоту 2f₁.

Для снижения падения напряжения в цепи вторичной обмотки при нагрузке последовательно с этой обмоткой включают конденсатор С, компенсирующий индуктивность обмотки. Регулирование напряжения производится изменением тока в подмагничивающей обмотке.

Рис. 17.8. Схема утроителя частоты

Утроение частоты с помощью трансформаторов можно осуществить, используя схему, показанную на рис. 17.8. Первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяются звездой и подключаются к трехфазной сети с частотой f₁. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединяются между собой последовательно. В магнитопроводе каждой фазы трехфазной группы однофазных трансформаторов, первичные обмотки которых соединены звездой, при насыщении магнитной цепи возникают значительные третьи гармонические составляющие, магнитного потока. Эти составляющие потока наводят во вторичных обмотках ЭДС тройной частоты е₃. При последовательном соединении вторичных обмоток ЭДС тройной частоты арифметически складываются, а сумма первых гармоник ЭДС равна нулю. Таким образом, на выводах вторичной обмотки будет действовать напряжение с частотой 3f₁ Емкость С, включенная в цепь вторичной обмотки, служит для уменьшения падения напряжения при нагрузке.