Автотрансформаторы.
В отличие от обычного трансформатора автотрансформатор вместо двух электрически изолированных обмоток имеет одну, разделенную на две части.
В понижающем автотрансформаторе (рис. 172) к первичной обмотке с числом витков wАВ = W1 подводится напряжение Ul. Вторичной обмоткой является часть первичной с числом витков w2 = wБA.
В автотрансформаторе происходят те же процессы, что и в трансформаторе. Под действием синусоидального напряжения U1 в первичной обмотке возникает переменный ток. Намагничивающая сила этого тока возбуждает в сердечнике переменный магнитный поток, который наводит в обмотках э. д. с. E1- Е2. Напряжение вторичной обмотки U2 пропорционально числу витков w2. В понижающем автотрансформаторе w2 <w1, поэтому напряжение U2<U1, а ток I2 >I1.
Рис. 172. Схема автотрансформатора
Рис. 171. Схемы для определения потерь в стали (а) и меди (б)
В обмотках нагруженного автотрансформатора по виткам w2 протекают два тока: первичный I1 и вторичный I2. Как и в обычном трансформаторе, эти токи сдвинуты на угол, равный 180°. Поэтому совмещенную часть обмотки, т. е. витки wБA выполняют проводом меньшего сечения. Благодаря этому автотрансформатор имеет меньшие габаритные размеры, массу и стоимость, чем трансформатор с теми же номинальными данными.
Эти преимущества автотрансформатора возрастают с уменьшением разности I2 — I1, т. е. по мере приближения коэффициента трансформации к единице.
Автотрансформаторы применяют в том случае, если требуется изменять напряжение в небольших пределах. Недостаток автотрансформаторов — электрическая связь обмоток высшего и низшего напряжений, что не позволяет использовать автотрансформаторы для преобразования высокого напряжения в низкое (например, 6000 В в 220 В). Наличие электрической связи обмоток в этом случае опасно для жизни людей, работающих с автотрансформатором.
Дроссели насыщения.
Для автоматической регулировки напряжения в выпрямителях, предназначенных для электропитания диспетчерской, горочной и электрической централизации, используют дроссели насыщения (ДН), которые представляют собой Ш-образный сердечник с двумя обмотками (рис. 173, а). На крайних стержнях находится обмотка переменного тока w, состоящая из двух равных частей, соединенных последовательно, а на среднем стержне - обмотка подмагничивания (управляющая), подключаемая к источнику постоянного тока.
Обе части обмотки переменного тока соединяют таким образом, чтобы их переменные магнитные потоки Ф, замыкаясь по среднему стержню, были направлены навстречу друг другу. Благодаря этому они взаимно компенсируются и в обмотке подмагничивания не возникает переменная э. д. с.
Магнитный поток обмотки подмагничивания Ф разветвляется на две равные части и замыкается по крайним стержням. Следовательно, результирующий магнитный поток в крайних стержнях сердечника дросселя имеет две составляющие: постоянную, которая создается током обмотки подмагничивания, и переменную, которая создается переменным током.
Рис. 173. Схема дросселя насыщения (а) и конструкция (б) и схема включения трехфазного дросселя насыщения
Намагничивающую силу / выбирают так, чтобы при отсутствии
тока подмагничивания крайние стержни дросселя находились в режиме насыщения. Поэтому при увеличении тока подмагничивания а следовательно, и потока Ф снижается переменный магнитный погон в сердечнике дросселя.
Трехфазный дроссель насыщения (рис. 173, б и в) состоит из шести замкнутых сердечников с обмотками. Обмотки переменного тока 1 и 2 включают в первую фазу, 3 и 4 — во вторую фазу, 5 и 6 — в третью фазу. Обмотка подмагничивания охватывает стержни всех сердечников и является общей для всех трех фаз цепи.