Схема № 7 (на 8 ступеней). Наиболее совершенной, почти лишенной вышеуказанных недостатков, является схема № 7, изображенная на рис. 3.11, о. В настоящее время эта схема имеет очень широкое применение. Характерными особенно­стями ее являются следующие:

1. Схема позволяет регулировать вторичные напряжения восемью ступенями и наиболее эффективна при отношении (U2Q)sl(U20)i=2.

2. Регулирование осуществляется не отключением или под­ключением отдельных секций первичной обмотки, а путем пере­ключения их на параллельное или последовательное соедине­ние. При этой схеме все витки первичной обмотки на всех ступенях остаются включенными в сеть, в результате чего сохра­няется симметрия потоков рассеяния трансформатора при ра­боте его на любой ступени регулирования вторичного напря­жения.

3. Схема позволяет несколько сократить расход обмоточных материалов благодаря лучшему использованию частей отдель­ных секций, которые рассчитываются с учетом того, что на низ­ких ступенях, где требуется меньшая мощность, но большее число витков, отдельные части секций соединяются последова­тельно, а на высших ступенях, где требуется меньшее число

витков, отдельные части секций соединяются параллельно, тем самым обеспечивая двойную нагрузку.

4. Ряд вторичных напряжений соответствует арифметиче­ской прогрессии.

5. При подборе витков по отдельным секциям необходимо, чтобы каждая секция была составлена из двух совершенно одинаковых частей, состоящих из равного числа витков, намо­танных проводом одного размера и конструктивно уложенных в две совершенно одинаковые катушки. Только в этом случае активные и индуктивные сопротивления каждой части секции
будут одинаковы и при параллельном соединении их получим равномерную загрузку током.

6. Схема на 8 ступеней (рис. 3.11, а) должна состоять из трех секций 1, 2, 3, и каждая секция — из двух одинаковых частей с числом витков wcl — аус1; шс2 — вус2 и wc3— г^сз-

7. Между собой все секции всегда соединены последова­тельно. На отдельных ступенях части секций соединены друг с другом или параллельно, или последовательно. Распределе­ние витков по секциям производится следующим образом:

а) по заданным Uu w2, (t/20) 1 и (U20)8, пользуясь форму­лой (3.3), определяем наибольшее и наименьшее число витков первичной обмотки, которые требуется включить в сеть на пер­вой И ВОСЬМОЙ (последней) ступенях, Т. е. (£2>i)l И (аУі)в;

б) наибольшее число витков (04)1 обеспечивается при по­

следовательном соединении обеих частей каждой из трех сек­ций: (wi) i = 2 wCi+2wc2 + 2 Wes’,

в) наименьшее число витков (te/^g получается при парал­лельном соединении обеих частей каждой из трех секций: (wi)8 = Wci + wC2 + wc3;

г) число витков одной части секции 1 будет

Подпись: (3.4)

Подпись: wcl Рис. 3.12. Схема № 8 (на 16 ступеней): а — электрическая схема обмотки; 6 — расположение и соединение катушек

U і.

7 (U2o)s

Положение ножей

переключателя

Wx

ию, в

Ступень

/1, А

1

2

3

4

1

■ 2

2

94

4,05

53

2

1

2

91

4,17

57

3

2

1

88

4,32

60,5

4

1

2

85

4,47

65

5

2

2

81

4,70

71,5

6

1

1

78

4,87

77,5

7

2

1

75

5,07

84

8

1

72

5,28

91

9

2

2

69

5,51

99

10

1

2

66

5,76

107

11

2

1

63

6,03

118

12

1

1

60

6,34

131

13

2

2

56

6,79

150

14

1

1

53

7,17

167

15

2

1

50

7,60

188

16

1

47

8,10

Д) числа витков одной части секций 2 и 3 соответственно будут

шС2«2wcl; (3.5) Шсз л; 2ауС2 л; 4ша. (3.6)

Дробные значения чисел витков округляются до целого числа, а распределение витков по секциям в этом случае будет через разные интервалы, как это сделано на рис. 3.11. Здесь шс1=6, wc2=12, а аус3=23 (а не 24).

Для наглядности на рис. 3.11 приведена восьмиступенчатая схема для следующих данных: Uі=365 В, w2= 1 и £/2о = 4,45…

Схемы обмоток с параллельно-последовательным переключением частей отдельных секций Схемы обмоток с параллельно-последовательным переключением частей отдельных секций

8,9 В. Построение схемы очевидно из рисунка. Вся обмотка уло­жена в четыре катушки, из которых две катушки № 1 и две — № 2. Каждая катушка № 1, в свою очередь, состоит из шести

Ступень

Соединение контактов переключателей

«ч

1/20, В

№ 1

№ 2

Секции

Витки

1

3—4

3—4

2шсі + 2 шс2

252

1,45

2

1—2

5—6

шс і + 2шс2

210

1,74

3

3—4

1—2

2шс і + ШС2

188

2,17

4

1—2

5—6

5—6

Шс 1 + шс2

126

2,9

Рис. 3.13. Схема № 9 (на 4 ступени): а — электрическая схема обмотки; б — расположение и соединение катушек

витков секции I, уложенных внизу катушки (выводы Н1—К1), и 12 витков секции 2, уложенных сверху (выводы Н2 — К2). Ка­тушки № 2 состоят из 23 витков секции 3. Соединение кату­шек приведено на рис. 3.11, а. Концы обмотки подводятся к со­ответствующим зажимам переключателя.

На схеме концы обмоток условно обозначаются двузначными числами: первая цифра указывает номер секции переключателя, а вторая — порядковый номер зажима секции. Так, например, концы, которые должны быть подключены к первой (слева) секции переключателя, обозначены 11, 12, 13 и 14, а подклю­чаемые ко второй секции — 22, 23, 24 и т. д.

Схема № 8 (на 16 ступеней). На рис. 3.12, а изображена схема секционирования первичной обмотки на 16 ступеней с па­раллельно-последовательным переключением частей секций с помощью переключателя ступеней штепсельного типа с че­тырьмя ножами. Распределение витков обмотки по секциям и по ступеням производится таким же образом, как в и. 3.3.1, но с добавлением четвертой секции, в каждой части которой должно быть около 8 wCi витков. В настоящее время трансфор­маторы с 16 ступенями регулирования вторичного напряжения с глубиной регулирования, равной 1 :2, применяются только для питания стыковых машин. По этому принципу можно со­здать схемы на 32, 64 и т. д. ступеней, добавляя дополнитель­ные секции, разбитые на две части с соответствующим числом витков в каждой из них.

Схема № 9 (на 4 ступени). На рис. 3.13 изображена схема секционирования первичной обмотки на четыре ступени с глу­биной регулирования вторичных напряжений 1:2. По этой схеме вся первичная обмотка должна быть разбита на две сек­ции, а каждая секция — на две одинаковые части с витками wc и и>с2. Регулирование напряжения по ступеням осущест­вляется путем параллельно-последовательного соединения вит­ков частей секций. Построение схемы очевидно из рисунка. Здесь вся первичная обмотка уложена в две катушки № і По 126 витков в каждой. Причем 42 витка в одной и в другой ка­тушке уложены внизу, а 84 витка -—сверху. Поскольку транс­форматор имеет небольшую длительную мощность, около 9 кВ*А, переключение ступеней производится двумя пакетными переключателями типа ПКП-25-2-17а, выпускаемыми серийно по ТУ 16-526.308-77. Положение рукояток обоих переключате­лей и соединение контактов при переходе со ступени на сту­пень указаны на рис. 3.13 в таблице ступеней, размещение и соединение катушек — на рис. 3.13,6.

Схема № 10 (па 3 ступени). Используя принцип парал­лельно-последовательного переключения частей секций первич­ной обмотки, можно обеспечить глубину регулирования вторич­ного напряжения 1 :2 тремя ступенями, как это показано на

© © © ©

Таблица ступеней

Ступень

Положение переключателя

ceil

и*о, В

№ 1

№ 2

Секции

Витки

1

II

II

2е£>С1

46

3,46

2

II

1

Зо»сі

69

5,29

3

I

I

4o»ci

92

7,93

Рис. 3.14. Схема № 10 (на 3 ступени): а — электрическая схема обмотки; б — расположение и соединение катушек

Подпись: a) wc1 wc1 wc, wc! B)

схеме рис. 3.14. С такими схемами могут изготовляться только трансформаторы специального назначения, технические условия на которые не требуют шага нарастания вторичных напряжений по ступеням, узаконенного ГОСТ 297—80.

В этом случае вся первичная обмотка разбивается на две секции, каждая часть которой содержит одинаковое число вит­ков (например, 23). Конструктивно эти витки могут быть уло­жены в четыре отдельные катушки. Переключение ступеней мо­жет осуществляться любым переключателем, рассмотренным в § 3.4, в том числе и пластинчатым, как показано на рис.

3.13, а. Схема размещения и соединения катушек изображена на рис. 3.14,6.

Схема № 11 (на 2 ступени). Для питания конденсаторных машин в последнее время часто применяется схема секциони­рования первичной обмотки, обеспечивающая глубину регу­лирования вторичного напряжения 1 :2 двумя ступенями. При­мер такой схемы показан на рис. 3.15, а. Здесь вторичные на­пряжения имеют только два крайних значения: наибольшее и наименьшее. Промежуточные же значения обеспечиваются дру­гими путями, например уменьшением напряжения на конден-

Ступень

Положение

се>1

£/». в

переключателя

Секции

Витки

1

//

2и)сі

200

4,75

2

/

Old

100

9,5

Рис. 3.15. Схема № 11 (на 2 ступени): а — электрическая схема обмотки; і б — расположение и соединение катушки

саторной батарее или изменением емкости и т. д. В примере схемы на рис. 3.15, а конструктивно вся первичная обмотка уло­жена в четыре одинаковые катушки по 50 витков в каждой, схема размещения и соединения которых приведена на рис.

3.15,6.

Переключатели ступеней для схем № 7—11. Для переклю­чения витков по схеме с параллельно-последовательным соеди­нением частей отдельных секций первичной обмотки с глубиной регулирования вторичного напряжения 1 ; 2 может быть исполь-. зован или пластинчатый переключатель, или переключатель ба­рабанного типа, или штепсельный. Эти переключатели отлича­ются только по конструкции, а электрическая схема их одина­кова, так как они состоят как бы из отдельных секций, число которых равно числу секций обмотки; каждая секция переклю­чателя предназначается для параллельного или последователь­ного соединения витков частей секций обмотки.

Самым простым по конструкции переключателем является пластинчатый на 8 ступеней, изображенный на рис. 3.16, с. Пе­реключение ступеней этим переключателем производится путем изменения положения отдельных перемычек для каждой сек­ции. Положение I (когда обе перемычки замыкают контакты

«л

Рис. 3.16. Переключатели ступеней для схем № 7 и 8: а — пластинчатый на 8 ступеней; б, в — соответственно барабанный типа ПБ-4-600 и штепсельный типа ПШ-200-16 на 16 ступеней

2__ з) соответствует последовательному соединению витков ча­

стей секции, положение II (замыкаются контакты 1—2 и 3— 4) — параллельному соединению.

Пластинчатые переключатели используются редко, обычно только в тех случаях, когда почему-либо (например, из-за больших токов) нельзя применять переключатель барабанного типа (рис. 3.16,6) или штепсельный (рис. 3.16,в). Основной причиной нежелательности их применения является необходи­мость использования гаечного ключа при переходе с одной сту­пени на другую.

Токоведущие части барабанного переключателя типа Р1Б-4-600, смонтированные на пластмассовой панели 1 (рис. 3.16,6), рассчитаны на длительный ток 600 А. С лицевой сто­роны переключателя расположены три (на 8 ступеней) или че­тыре (на 16 ступеней) рукоятки 2, на осях которых жестко насажены барабаны 3, изготовленные из изоляционного ма­териала. В каждый барабан вмонтированы две контактные ла­мели 6 и ограничитель поворота барабана 5. К барабану с по­мощью стальных пружин плотно прижимаются четыре медных скользящих контакта 4. Поворотом рукоятки устанавливают барабан в одно из двух положений. При одном положении кон­такты соединяются между собой попарно, что обеспечивает па­раллельное соединение частей секции, а при другом положении соединяются между собой средние два контакта, что соответ­ствует последовательному соединению частей секции. Пере­ключать ступени в данном случае можно при включенном трансформаторе, но при холостом ходе. Переключение при на­грузке производить не рекомендуется, так как могут обгореть контакты.

Штепсельный переключатель (рис. 3.16, в) позволяет осу­ществлять различные комбинации соединений для изменения числа витков по схемам № 7 и 8. Он изготовляется также в двух вариантах: на 8 ступеней (тип ПШ-200-8) и на 16 сту­пеней (тип ПШ-200-16). Его токоведущие части допускают дли­тельный ток 250 А. Конструкция переключателя следующая.

На изолированной пластмассовой панели смонтированы в три ряда (на 8 ступеней) или в четыре ряда (на 16 ступеней) парные, изолированные друг от друга токопроводящие пружи­нящие пластины. С задней стороны панели к каждой пластине присоединяется соответствующий конец обмотки. С лицевой стороны каждого ряда пластин имеется плоский нож с двумя медными, изолированными друг от друга шинами. Шины ножа вставляются в прорезь между парными пластинами панели, которые необходимо соединить. Так, например, в положении 1, соответствующем параллельному соединению частей секции, одна шина ножа замыкает пластину k с е, а вторая шина ножа замыкает пластины т и п. При положении 2, соответствующем

последовательному соединению частей секции, одна шина ножа замыкает пластины k и п, а вторая шина ножа входит в холо­стую лунку.

Число ножей у переключателей данного типа соответствует числу рядов пластин. Так, у переключателей на 8 ступеней с тремя рядами пластин число ножей равно трем, у переключа­теля на 16 ступеней с четырьмя рядами пластин число ножей равно четырем.

Таким образом, переключение ступеней производится соот­ветствующей установкой ножей переключателя. Переключение можно осуществлять при включенном трансформаторе, но при холостом ходе. При нагрузке переключение производить не ре­комендуется.

Все переключатели, рассмотренные выше, могут быть легко приспособлены для переключения обмоток, секционированных на 4, 3 и 2 ступени. Так, для четырех — и трехступенчатых схем у пластинчатого переключателя (рис. 3.16, а) будут только две секции с перемычками, у барабанного (рис. 3.16,6)—-два ба-

рабана и две рукоятки, у штепсельного (рис. 3.16, в) —два ряда пружинящих пластин с двумя плоскими ножами. Кроме того, для переключения ступеней по этим схемам могут быть исполь­зованы стандартные переключатели пакетного типа (например, ПКП-25-2-17а —см. рис. 3.13).

Схемы № 12 и 13. На рис. 3.17, с, б представлены две воз­можные разновидности параллельно-последовательных схем секционирования первичных обмоток трансформаторов, позво­ляющие осуществлять регулирование вторичного напряжения глубиной 1 :2 шестью ступенями. По схеме рис. 3.17, а переклю­чение ступеней во всем диапазоне регулирования осуществля­ется без переключения сети, а по схеме рис. 3.17,6 — с пере­ключением. Эти схемы очень оригинальны, экономичны, однако практического применения в трансформаторах с дисковыми об­мотками они не нашли в основном из-за большого числа отво­дов и сложных переключателей ступеней.