単巻変圧器 — 装置、原理、利点と欠点

単巻変圧器の目的、装置、動作原理

場合によっては、電圧を狭い範囲で変化させる必要があります。これを行う最も簡単な方法は、 二重巻線変圧器そして単巻変圧器と呼ばれる単巻線。変換係数が 1 からわずかに異なる場合、一次巻線と二次巻線の電流の大きさの差は小さくなります。 2つのコイルを組み合わせるとどうなるでしょうか?単巻変圧器の図が表示されます (図 1)。

単巻変圧器は特殊用途変圧器として分類されます。単巻変圧器は、低電圧巻線が高圧巻線の一部であるという点で変圧器とは異なります。つまり、これらの巻線の回路には磁気接続だけでなくガルバニック接続もあります。

単巻変圧器の巻線の有無によっては、電圧の上昇または下降が発生する場合があります。

米。1 単相単巻変圧器の方式: a 降圧、b 昇圧。

交流電圧源を点 A と X に接続すると、コア内に交流磁束が発生します。同じ大きさの EMF がコイルの各ターンで誘導されます。明らかに、点 a と X の間には、1 ターンの EMF に点 a と X の間で閉じられたターン数を掛けたものに等しい EMF が存在します。

コイルの点 a と X に負荷を接続すると、二次電流 I2 がコイルの一部を通過し、点 a と X の間になります。しかし、一次電流は同じ巻線 I1 を通過するため、2 つの電流はは幾何学的に加算され、これらの電流の差によって決まる非常に少量の電流がセクション aX に沿って流れます。これにより、巻線の一部を細いゲージのワイヤから切断して銅を節約することができます。このセクションが全ターンの大部分を占めていることを考慮すると、銅の経済性が非常に顕著になります。

したがって、単巻変圧器の両方の回路に共通で、巻線部分に低い電流が設定されている場合、電圧をわずかに増減させるために単巻変圧器を使用することをお勧めします。これにより、より細いワイヤで行うことができ、非鉄金属の節約が可能になります。金属。同時に、磁気回路の製造に必要な鋼の消費量が減少します。磁気回路の断面積は変圧器の断面積よりも小さくなります。

電磁エネルギー変換器（変圧器）では、あるコイルから別のコイルへのエネルギーの伝達は磁場によって行われ、そのエネルギーは磁気回路に集中します。単巻変圧器では、エネルギーは磁界と、一次巻線と二次巻線の間の電気接続の両方を介して伝達されます。

変圧器と単巻変圧器

単巻変圧器は、変圧比が 1.5 ～ 2 よりわずかに 1.5 ～ 2 を超える場合、二巻線変圧器と十分に競合できます。変圧比が 3 を超える場合、単巻変圧器は正当化されません。

構造的には、単巻変圧器は変圧器と実質的に変わりません。磁気回路のコアには2つのコイルがあります。リード線は 2 つの巻線と共通点から取られており、ほとんどの単巻変圧器部品は構造的に変圧器部品と区別できません。

実験用単巻変圧器 (LATR)

単巻変圧器は、低電圧ネットワークで低電力実験室用電圧調整器 (LATR) としても使用されます。このような単巻変圧器では、巻線の巻きに沿って滑り接点を移動させることによって電圧調整が行われます。

実験室制御の単相単巻変圧器は、単層の絶縁銅線で包まれた環状の強磁性磁気回路で構成されています (図 2)。

この巻線からいくつかの定タップが作成され、これらのデバイスを一定の変圧比で降圧または昇圧単巻変圧器として使用できるようになります。さらに、絶縁体が除去されたコイルの表面には狭い経路があり、それに沿ってブラシまたはローラーの接点が移動し、0 ～ 250 V の範囲で連続的に調整可能な二次電圧が得られます。

LATR で隣接する巻線が閉じられると、単巻変圧器の結合巻線の線路電流と負荷電流が互いに近く、逆方向になるため、巻線の閉じは発生しません。

実験室用単巻変圧器は、公称電力 0.5 で製造されています。 1; 2; 5; 7.5kVA。

実験室制御の単相単巻変圧器の概略図

実験用単巻変圧器 (LATR)

三相単巻変圧器

単相二巻線単巻変圧器のほかに、三相二巻線および三相三巻線単巻変圧器がよく使用されます。

三相単巻変圧器では、通常、相は尖った中性点を持つ星型に接続されます (図 3)。電圧を下げる必要がある場合、電気エネルギーは端子 A、B、C に供給され、端子 a、b、s から引き出され、電圧が増加します。逆も同様です。これらは、強力なモーターを始動するときの電圧降下装置として、また端子電圧の段階的調整に使用されます。 発熱体 電気オーブン。

米。 3.中性点を取り除いた巻線相のスター結線を備えた三相単巻変圧器のスキーム

3 つの巻線を備えた三相高電圧変圧器は、高電圧電力網でも使用されます。

原則として、高電圧側の三相単巻変圧器は中性線で星形に接続されます。スター接続は、単巻変圧器の絶縁設計に合わせて電圧降下を提供します。

単巻変圧器を使用すると、エネルギー システムの効率が向上し、エネルギー伝送コストが削減されますが、短絡電流の増加につながります。

単巻変圧器の欠点

単巻変圧器の欠点は、巻線が電気的に接続されているため、高電圧を得るために 2 つの巻線を絶縁する必要があることです。

単巻変圧器の重大な欠点は、一次回路と二次回路間のガルバニック接続であり、電圧が 0.38 kV に低下すると、6 ～ 10 kV のネットワークで給電線として使用できなくなります。これは、単巻変圧器が接続されている機器には 380 V が供給されるためです。人々は働いています。

単巻変圧器の巻線間に電気接続が存在するために故障が発生した場合、より高い電圧が下側の巻線に印加される可能性があります。この場合、運用設備のすべての部分が高電圧部分に接続されますが、メンテナンスの安全性と、接続された電気機器の導電部分の絶縁が破壊される可能性があるため、これは許可されません。

高圧単巻変圧器