Aufbau und Funktionsprinzip von Spartransformatoren. Was ist ein Spartransformator? Spartransformatoren werden auch nach Leistung unterteilt

Mit der Entwicklung von Energie- und zugehörigen Stromnetzen zur Übertragung von Wechselstrom als Stromquelle für verschiedene Geräte entstand der Bedarf an Geräten, die den Spannungswert ändern. Transformatoren sind zu solchen universellen elektromagnetischen Geräten geworden, die es ermöglichen, die Anfangsspannung auf den erforderlichen Wert zu erhöhen oder zu verringern.

Um einen stabilen Betrieb von Elektrogeräten, hauptsächlich für Haushaltszwecke, zu gewährleisten, entstand im Laufe der Zeit der Bedarf an einer reibungslosen Spannungsregelung. Dies wurde möglich, nachdem es erfunden wurde Spartransformator – ein Gerät, bei dem die Sekundärwicklung ein integraler Bestandteil der Primärwindungen ist.

Was ist ein Spartransformator?

Aus einem Physikkurs in der Schule wissen wir, dass der einfachste Transformator aus zwei auf Eisenkernen gewickelten Spulen besteht. Das magnetische Wechselstromfeld, das durch die Anschlüsse der Primärwicklungen gespeist wird, regt in der zweiten Spule elektromagnetische Schwingungen mit einer ähnlichen Frequenz an.

Wenn eine Last an die Anschlüsse der Arbeitswicklung angeschlossen wird, bildet sie einen Sekundärkreis, in dem ein elektrischer Strom entsteht. In diesem Fall ist die Spannung im gebildeten Stromkreis direkt proportional zur Anzahl der Windungen der Wicklungen. Das heißt: U 1 /U 2 = w 1 /w 2, wobei U 1, U 2 Spannungen und w 1, w 2 die Anzahl der vollen Windungen in den entsprechenden Spulen sind.

Abbildung 1. Diagramm eines herkömmlichen Transformators und Spartransformators

Der Spartransformator ist etwas anders aufgebaut. Es besteht im Wesentlichen aus einer Wicklung, aus der eine oder mehrere Anzapfungen bestehen, die Sekundärwindungen bilden. Dabei bilden alle Wicklungen nicht nur eine elektrische, sondern auch eine magnetische Verbindung miteinander. Wenn dem Eingang des Spartransformators elektrische Energie zugeführt wird, entsteht daher ein magnetischer Fluss, unter dessen Einfluss eine EMK in der Lastwicklung induziert wird. Die Größe der elektromotorischen Kraft ist direkt proportional zur Anzahl der Windungen, die die Lastwicklung bilden, von der die Spannung entfernt wird.

Somit gilt die oben angegebene Formel auch für einen Spartransformator.

Aus der Hauptwicklung kann eine große Anzahl von Leitungen entnommen werden, wodurch Sie Kombinationen zum Abführen unterschiedlich großer Spannungen erstellen können. Dies ist in der Praxis sehr praktisch, da häufig eine Spannungsreduzierung erforderlich ist, um mehrere Elektrogeräte mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen.

Der Unterschied zwischen einem Spartransformator und einem herkömmlichen Transformator

Wie aus der Beschreibung des Spartransformators hervorgeht, besteht sein Hauptunterschied zu einem herkömmlichen Transformator im Fehlen einer zweiten Spule mit Kern. Die Rolle der Sekundärwicklungen übernehmen separate Windungsgruppen mit galvanischer Verbindung. Diese Gruppen benötigen keine separate elektrische Isolierung.

Dieses Gerät hat bestimmte Vorteile:

der Verbrauch an Nichteisenmetallen, die für die Herstellung solcher Geräte verwendet werden, wurde reduziert;
Die Energieübertragung erfolgt durch den Einfluss des elektromagnetischen Feldes des Eingangsstroms und dank der elektrischen Verbindung zwischen den Wicklungen. Folglich ist der Energieverlust geringer, weshalb Spartransformatoren einen höheren Wirkungsgrad haben;
geringes Gewicht und kompakte Abmessungen.

Trotz der Designunterschiede bleibt das Funktionsprinzip dieser beiden Produkttypen unverändert. Die Wahl des Transformatortyps hängt in erster Linie von den Zielen und Aufgaben ab, die in der Elektrotechnik gelöst werden müssen.

Arten von Spartransformatoren

Je nachdem, in welchen Netzen (einphasig oder dreiphasig) die Spannung geändert werden muss, kommt der entsprechende Spartransformatortyp zum Einsatz. Sie sind einphasig oder dreiphasig. Um Strom aus drei Phasen umzuwandeln, können Sie drei Spartransformatoren installieren, die für den Betrieb in einphasigen Netzen ausgelegt sind, indem Sie ihre Anschlüsse mit einem Dreieck oder einem Sternchen verbinden.

Es gibt Arten von Labor-Spartransformatoren, mit denen Sie die Ausgangsspannungswerte stufenlos ändern können. Dieser Effekt wird erreicht, indem ein Schieber entlang der Oberfläche des offenen Teils einer einlagigen Wicklung bewegt wird, ähnlich dem Funktionsprinzip eines Rheostaten. Um einen ringförmigen ferromagnetischen Kern sind Drahtwindungen gelegt, entlang dessen Umfang sich der Kontaktschieber bewegt.

Spartransformatoren dieses Typs waren in der gesamten UdSSR im Zeitalter der Massenverbreitung von Röhrenfernsehern weit verbreitet. Zu diesem Zeitpunkt war die Netzspannung instabil, was zu Bildverzerrungen führte. Nutzer dieser unvollkommenen Technik mussten von Zeit zu Zeit die Spannung auf 220 V umstellen.

Vor dem Aufkommen von Spannungsstabilisatoren war die Verwendung von LATR die einzige Möglichkeit, optimale Leistungsparameter für damalige Haushaltsgeräte zu erreichen. Dieser Spartransformatortyp wird auch heute noch in verschiedenen Laboren und Bildungseinrichtungen eingesetzt. Mit ihrer Hilfe werden elektrische Geräte eingestellt, hochempfindliche Geräte getestet und andere Aufgaben erledigt.

In Sonderanlagen, bei denen die Lasten unbedeutend sind, werden DATR-Spartransformatormodelle verwendet.

Es gibt auch Spartransformatoren:

geringer Stromverbrauch, für den Betrieb in Stromkreisen bis 1 kV;
Einheiten mittlerer Leistung (mehr als 1 kV);
Hochspannungsspartransformatoren.

Es ist zu beachten, dass aus Sicherheitsgründen der Einsatz von Spartransformatoren zur Reduzierung von Spannungen über 6 kV auf 380 V eingeschränkt ist. Dies ist auf das Vorhandensein einer galvanischen Verbindung zwischen den Wicklungen zurückzuführen, die für den Endbenutzer nicht sicher ist. Bei Unfällen ist es möglich, dass Hochspannung an die angetriebenen Geräte gelangt, was unvorhersehbare Folgen haben kann. Dies ist der Hauptnachteil von Spartransformatoren.

Bezeichnung auf Diagrammen

Es ist sehr einfach, den Spartransformator im Diagramm vom Bild eines herkömmlichen Transformators zu unterscheiden. Ein Zeichen ist das Vorhandensein einer einzelnen Wicklung, die mit einem Kern verbunden ist, was in den Diagrammen durch eine dicke Linie angezeigt wird. Wicklungen sind schematisch auf einer oder beiden Seiten dieser Leitung dargestellt, in einem Spartransformator sind sie jedoch alle miteinander verbunden. Werden die Windungen im Diagramm autonom dargestellt, handelt es sich um einen konventionellen Transformator (siehe Abbildung 1).

Geräte- und Designmerkmale

Wie oben erwähnt, besteht ein Spartransformator aus einer einzelnen Spule. Es ist auf einen regelmäßigen oder ringförmigen Kern gewickelt.

Aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale verfügt es über keine galvanische Trennung zwischen den Stromkreisen, was zu Hochspannungsschlägen führen kann. Daher erfordert der Abwärtsspartransformator aufgrund seiner erhöhten Gefahr zusätzliche Maßnahmen zum Schutz vor elektrischem Schlag. Das Arbeiten damit ist unter strikter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften gestattet.

Funktionsprinzip eines Spartransformators

Trotz der strukturellen Merkmale des Wicklungsteils des Geräts ist sein Funktionsprinzip dem eines herkömmlichen Transformators sehr ähnlich. Nach dem gleichen Prinzip entsteht beim Umlauf von Wechselstrom ein magnetischer Fluss im Kern. Seine Wirkung auf die Wicklung ist durch das Auftreten einer gleichen elektromotorischen Kraft an jeder einzelnen Windung gekennzeichnet. Die gesamte EMF an einem Abschnitt der Wicklung ist gleich der Summe der Stromwerte aller einzelnen Windungen.

Eine Besonderheit besteht darin, dass durch die Wicklung auch ein Primärstrom zirkuliert, der gegenphasig zum Induktionsfluss ist. Die resultierenden Werte dieser Ströme in dem für den Verbraucher vorgesehenen Abschnitt der Wicklung sind (bei einer Abwärtswicklung) geringer als die Parameter des eingehenden Stroms.

Das Verhältnis der EMF-Werte wird durch die Formel ausgedrückt: E 1 /E 2 = w 1 /w 2 = k, wobei E die EMF, w die Anzahl der Windungen und k das Übersetzungsverhältnis ist.

Da der Spannungsabfall in den Transformatorwicklungen gering ist, kann er vernachlässigt werden. In diesem Fall lauten die Gleichungen: U 1 = E 1 ; U 2 = E 2 kann als fair angesehen werden. Somit hat die obige Formel die Form: U 1 /U 2 = w 1 /w 2 = k, d. h. das Verhältnis von Spannung zu Windungszahl ist das gleiche wie bei einem herkömmlichen Transformator.

Ohne auf Details einzugehen, stellen wir fest, dass das Verhältnis des Stroms der oberen Spule zum Laststrom wie bei einem herkömmlichen Transformator durch die Formel ausgedrückt wird: I 1 /I 2 = w 2 /w 1 = 1/k. Daraus folgt, da in w 2< w 1 , то I 2 < I 1 . Другими словами ток на выходе значительно меньше величины входящего тока. Таким образом, расходуется меньше энергии на нагревание проволоки, что позволяет использовать провода меньшего сечения.

Bemerkenswert ist, dass die Lastleistung durch Ströme elektromagnetischer Induktion und der elektrischen Komponente gebildet wird. Die elektrische Leistung (P = U 2 * I 1) ist im Vergleich zur Induktionskomponente, die in den Sekundärkreis gelangt, deutlich spürbar. Um die erforderliche Leistung zu erhalten, werden daher kleinere Querschnitte für Magnetkerne verwendet.

Einsatzgebiete

Spartransformatoren nehmen in verschiedenen Bereichen der Elektrotechnik nach wie vor eine starke Stellung ein. Ohne sie geht es nicht:

verschiedene Gleichrichter;
Funktechnische Geräte;
Telefonapparate;
Schweißer;
Eund viele andere Geräte.

Dreiphasige Spartransformatoren werden in elektrischen Hochspannungsnetzen eingesetzt. Ihr Einsatz erhöht die Effizienz von Energiesystemen, was sich auf die Reduzierung der mit der Stromübertragung verbundenen Kosten auswirkt.

Vorteile und Nachteile

Zu den oben beschriebenen Vorteilen Sie können die Produktkosten senken, indem Sie die Kosten für die verwendeten Nichteisenmetalle und die Kosten für Transformatorenstahl senken. Spartransformatoren zeichnen sich durch unbedeutende Energieverluste der durch die Wicklungen und Kerne zirkulierenden Ströme aus, wodurch Wirkungsgrade von bis zu 99 % erreicht werden können.

Zu den Nachteilen Wir sollten die Notwendigkeit einer soliden neutralen Erdungsausrüstung hinzufügen. Aufgrund der bestehenden Kurzschlusswahrscheinlichkeit und der Möglichkeit der Übertragung von Hochspannung über das Netz bestehen gewisse Einschränkungen beim Einsatz von Spartransformatoren.

Aufgrund der galvanischen Verbindung der Wicklungen besteht die Gefahr, dass zwischen ihnen atmosphärische Überspannungen auftreten. Trotz ihrer Nachteile finden Spartransformatoren jedoch immer noch breite Anwendung in den unterschiedlichsten Bereichen.

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Hauptunterschied Spartransformator vom Üblichen Transformator besteht darin, dass seine beiden Wicklungen notwendigerweise eine elektrische Verbindung miteinander haben, sie auf einen Stab gewickelt sind, die Energieübertragung zwischen den Wicklungen auf kombinierte Weise erfolgt – durch elektromagnetische Induktion und elektrische Verbindung. Dies reduziert die Größe und die Kosten der Maschine (die Gründe und die Berechnung dieser Tatsache werden unten angegeben). Ein Spartransformator kann mit zwei oder mehreren Wicklungen hergestellt werden; jede dieser Modifikationen von Spartransformatoren enthält notwendigerweise Hochspannungswicklungen ( Hochspannung - Eingang) und CH ( Mittelspannung - Ausgang), elektrisch miteinander verbunden. Bei Modellen mit mehreren Wicklungen gibt es eine oder mehrere Niederspannungswicklungen ( Niederspannung), das mit den ersten beiden nur eine induktive elektromagnetische Kopplung aufweist. In einem dreiphasigen Spartransformator sind die Hochspannungs- und Mittelspannungswicklungen in einem Stern mit einem fest geerdeten Neutralleiter U 0 (Punkt 0 in Abb. 1) verbunden, und die Niederspannungswicklungen sind notwendigerweise in einem Dreieck C verbunden. Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass die HV-Wicklung eine gemeinsame Wicklung OA m umfasst , was in der Tat die CH-Wicklung und die Reihenwicklung A m A ausmacht .

Die Verteilung der Ströme in einem Spartransformator im Nennlastmodus zwischen den Wicklungen ist nicht gleich. In der Reihenwicklung A m A fließt der Laststrom HV - I A. Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion entsteht im Kern des Spartransformators ein magnetischer Fluss, der einen Strom I Am in der MV-Wicklung induziert. Somit wird der Strom der gemeinsamen Wicklung CH durch die Summe der Ströme der Reihenwicklung I A mit elektrischer Verbindung (HV und CH) und des Stroms I Am entlang der magnetischen Verbindung dieser gleichen Wicklungen gebildet - I CH =I A +I Am.

Reis. 1. Spartransformatorwicklungen: 1 - Drei Phasen; 2 - einzelphase

Der Leistungswert am Ausgang des Spartransformators ist gleich der Leistung an seinem Eingang. Wenn keine Niederspannungswicklung vorhanden ist, ist die Hochspannungsleistung gleich der Mittelspannungsleistung, das ist die Nennleistung S nom des Spartransformators über den elektrischen Anschluss. Sie ist gleich dem Produkt aus der Bemessungsspannung der Oberspannungswicklung U HV und dem Bemessungsstrom I HV der Längswicklung.

Außerdem wird die typische Leistung des Spartransformators berechnet, die Teil der elektromagnetisch übertragenen Nennleistung ist.

S t =S nom* a in, Wo und in =1-U CH /U VN- Rentabilitätskoeffizient des Spartransformators. Sie bestimmt den Anteil der typischen Leistung an der Nennleistung; je kleiner dieser ist, desto kleiner sind die Abmessungen und Querschnitte des Kerns (Magnetkerns) und der Wicklungen des Spartransformators, die nicht auf Basis der vollen Nennleistung, sondern berechnet werden nur seinerseits - die typische Kraft. Daher ist die Herstellung von Spartransformatoren viel günstiger als bei herkömmlichen Transformatoren gleicher Leistung.

Die Leistung der gemeinsamen Wicklung ist einer der Hauptparameter, die beim Betrieb eines Spartransformators kontrolliert werden müssen; eine Überschreitung im Langzeitmodus ist nicht akzeptabel. Abbildung 1 zeigt Optionen für den Anschluss eines Amperemeters zur Messung der Belastung einer gemeinsamen Wicklung mit einer Option für einen Spartransformator.

Je niedriger das Übersetzungsverhältnis (je näher die Werte von U CH und U HV liegen), desto rentabler ist der Einsatz von Spartransformatoren und desto billiger ist ihre Herstellung.

Ein weiterer großer Vorteil von Spartransformatoren ist die Möglichkeit, die Spannung unter Last zu regeln, ohne die Stromversorgung der Verbraucher zu unterbrechen. Die meisten Spartransformatoren verwenden eine Methode zum Schalten von Anzapfungen der Steuerwicklung. Diese Einstellanzapfungen werden von der weniger belasteten Hochspannungswicklung übernommen; spezielle Vorrichtungen – Stufenschalter – ändern die Anzahl der im Betrieb enthaltenen Windungen und erhöhen oder verringern dadurch das Übersetzungsverhältnis und die Ausgangsspannung. Eine solche Regelung ist im manuellen und automatischen Modus möglich (durch die Verwendung von Trackingsystemen mit Rückkopplung wird der Spartransformator dadurch zu einem Spannungsstabilisator). Anforderungen an die Qualität der Ausgangsspannung zur Versorgung von Verbrauchern bestimmen den Einsatz und die Bedeutung solcher Geräte.

Abbildung 2 zeigt die Schaltkreise zur Regelung der Ausgangsspannung Am am Spartransformator auf der Hochspannungsseite (1) und auf der Mittelspannungsseite (2). Dies sind die Konstruktions- und Funktionsprinzipien von Spartransformatoren.

Spartransformator- eine Transformatorvariante, bei der die Primär- und Sekundärwicklungen direkt verbunden sind, sie sind auf einen Stab gewickelt, die Energieübertragung zwischen den Wicklungen erfolgt auf kombinierte Weise – durch elektromagnetische Induktion und elektrische Verbindung. Die Spartransformatorwicklung hat mehrere Anschlüsse (mindestens 3). ), durch den Anschluss können Sie unterschiedliche Spannungen empfangen.

In manchen Fällen kann es erforderlich sein, die Spannung in kleinen Grenzen zu ändern. Am einfachsten geht das nicht mit Zweiwicklungstransformatoren, sondern mit Einwicklungstransformatoren, sogenannten Spartransformatoren. Wenn das Übersetzungsverhältnis nur wenig von Eins abweicht, ist der Unterschied zwischen der Größe der Ströme in der Primär- und Sekundärwicklung gering. Was passiert, wenn man beide Wicklungen kombiniert? Das Ergebnis ist eine Spartransformatorschaltung (Abb. 1).

Spartransformatoren werden als Spezialtransformatoren klassifiziert. Spartransformatoren unterscheiden sich von Transformatoren dadurch, dass ihre Niederspannungswicklung Teil einer Oberspannungswicklung ist, das heißt, die Stromkreise dieser Wicklungen haben nicht nur eine magnetische, sondern auch eine galvanische Verbindung.

Abhängig von der Einbeziehung der Wicklungen des Spartransformators kann die Spannung erhöht oder verringert werden.

Reis. 1 Schemata einphasiger Spartransformatoren: a - Abwärtstransformator, b - Aufwärtstransformator.

Wenn Sie eine Wechselspannungsquelle an die Punkte A und X anschließen, entsteht im Kern ein magnetischer Wechselfluss. In jeder Windung der Wicklung wird eine EMK gleicher Stärke induziert. Offensichtlich entsteht zwischen den Punkten a und X eine EMK, die der EMK einer Windung multipliziert mit der Anzahl der zwischen den Punkten a und X eingeschlossenen Windungen entspricht.

Wenn Sie die Wicklung an den Punkten a und X belasten, fließt der Sekundärstrom I2 durch einen Teil der Wicklung und genau zwischen den Punkten a und addieren sich geometrisch und es fließt ein sehr kleiner Strom durch den Abschnitt aX, der durch die Differenz zwischen diesen Strömen bestimmt wird. Dadurch kann ein Teil der Wicklung aus dünnem Draht gefertigt werden, um Kupfer zu sparen. Wenn man bedenkt, dass dieser Abschnitt den Großteil aller Windungen ausmacht, dann sind die Kupfereinsparungen durchaus spürbar.

Daher ist es ratsam, Spartransformatoren für eine leichte Spannungsabsenkung oder -erhöhung zu verwenden, wenn in dem Teil der Wicklung, der beiden Stromkreisen des Spartransformators gemeinsam ist, ein reduzierter Strom installiert wird, was eine Herstellung mit einem dünneren Draht und ermöglicht Buntmetall einsparen. Gleichzeitig wird der Stahlverbrauch für die Herstellung des Magnetkerns, dessen Querschnitt kleiner ist als der des Transformators, reduziert.

Bei elektromagnetischen Energiewandlern – Transformatoren – erfolgt die Energieübertragung von einer Wicklung zur anderen durch ein Magnetfeld, dessen Energie im Magnetkreis konzentriert ist. Bei Spartransformatoren wird Energie sowohl durch ein Magnetfeld als auch durch die elektrische Verbindung zwischen Primär- und Sekundärwicklung übertragen.

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UKonstruktionSpartransformator

Im Allgemeinen jeder Transformer Wird in elektrischen Netzen zur Spannungsänderung verwendet. Bei der Übertragung von Strom über große Entfernungen verringert sich die Energieverluste am aktiven Übertragungswiderstand durch eine Erhöhung der Spannung proportional zum Quadrat der Betriebsspannung.

Dazu wird die Spannung des Kraftwerksgenerators um das 10- bis 15-fache erhöht, über Stromleitungen übertragen und dann vor Ort stufenweise reduziert, um lokale Verteilungsnetze mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen. Alle derartigen Spannungsumwandlungen von einem Wert in einen anderen werden mit Transformatoren und deren Varianten durchgeführt – Spartransformatoren.

Dies reduziert die Größe und die Kosten der Maschine (die Gründe und die Berechnung dieser Tatsache werden unten angegeben).

Ein Spartransformator kann mit zwei oder mehreren Wicklungen hergestellt werden; jede dieser Modifikationen von Spartransformatoren enthält notwendigerweise Hochspannungswicklungen ( Hochspannung – Eingang) und CH ( Mittelspannung – Ausgang), elektrisch miteinander verbunden. Bei Modellen mit mehreren Wicklungen gibt es eine oder mehrere Niederspannungswicklungen ( Niederspannung), das mit den ersten beiden nur eine induktive elektromagnetische Kopplung aufweist.

In einem dreiphasigen Spartransformator sind die Hochspannungs- und Mittelspannungswicklungen in einem Stern mit einem fest geerdeten Neutralleiter U 0 (Punkt 0 in Abb. 1) verbunden, und die Niederspannungswicklungen sind notwendigerweise in einem Dreieck N verbunden.

Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass die HV-Wicklung eine gemeinsame Wicklung OA m umfasst , was in der Tat die CH-Wicklung und die Reihenwicklung A m A ausmacht .

Reis. 1. Spartransformatorwicklungen: 1-- Drei Phasen; 2-- einzelphase

Die Verteilung der Ströme in einem Spartransformator im Nennlastmodus zwischen den Wicklungen ist nicht gleich.

In der Reihenwicklung A m A fließt der Laststrom HV - I A. Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion entsteht im Kern des Spartransformators ein magnetischer Fluss, der einen Strom I Am in der MV-Wicklung induziert.

Somit wird der Strom der gemeinsamen Wicklung CH durch die Summe der Ströme der Reihenwicklung I A mit elektrischer Verbindung (HV und CH) und des Stroms I Am entlang der magnetischen Verbindung dieser gleichen Wicklungen gebildet -

ICH CH=Ich A+Ich Bin.

Außerdem wird die typische Leistung des Spartransformators berechnet, die Teil der elektromagnetisch übertragenen Nennleistung ist.

S T=S nom*A V ,

Wo A V=1-U CH/U VN– Rentabilitätskoeffizient des Spartransformators.

Sie bestimmt den Anteil der typischen Leistung an der Nennleistung; je kleiner dieser ist, desto kleiner sind die Abmessungen und Querschnitte des Kerns (Magnetkerns) und der Wicklungen des Spartransformators, die nicht auf Basis der vollen Nennleistung, sondern berechnet werden nur seinerseits - die typische Kraft. Daher ist die Herstellung von Spartransformatoren viel günstiger als bei herkömmlichen Transformatoren gleicher Leistung.

Die Leistung der gemeinsamen Wicklung ist einer der Hauptparameter, die beim Betrieb eines Spartransformators kontrolliert werden müssen; eine Überschreitung im Langzeitmodus ist nicht akzeptabel.

Abbildung 1 zeigt Möglichkeiten zum Anschluss eines Amperemeters zur Messung der Belastung einer gemeinsamen Wicklung bei Drei Phasen Und einzelphase Spartransformator-Version.

Je niedriger das Übersetzungsverhältnis (je näher die Werte von U CH und U HV liegen), desto rentabler ist der Einsatz von Spartransformatoren und desto billiger ist ihre Herstellung.

Ein weiterer großer Vorteil von Spartransformatoren ist die Möglichkeit, die Spannung unter Last zu regeln, ohne die Stromversorgung der Verbraucher zu unterbrechen.

Die meisten Spartransformatoren verwenden eine Methode zum Schalten von Anzapfungen der Steuerwicklung. Diese Einstellanzapfungen werden von der weniger belasteten Hochspannungswicklung übernommen; spezielle Vorrichtungen – Stufenschalter – ändern die Anzahl der im Betrieb enthaltenen Windungen und erhöhen oder verringern dadurch das Übersetzungsverhältnis und die Ausgangsspannung.

Eine solche Regelung ist im manuellen und automatischen Modus möglich (durch die Verwendung von Trackingsystemen mit Rückkopplung wird der Spartransformator dadurch zu einem Spannungsstabilisator). Anforderungen an die Qualität der Ausgangsspannung zur Versorgung von Verbrauchern bestimmen den Einsatz und die Bedeutung solcher Geräte.

Elektrizität Spartransformator magnetisch

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Laborregelbare Spartransformatoren (LATRs)

In Niederspannungsnetzen werden Spartransformatoren auch als Laborspannungsregler mit geringer Leistung eingesetzt. Bei solchen Spartransformatoren wird die Spannung durch Bewegen eines Schleifkontakts entlang der Wicklungswindungen geregelt.

LATRs werden durch einlagige Wicklung eines ringförmigen ferromagnetischen Magnetkerns mit isoliertem Kupferdraht hergestellt. Eine solche Wicklung verfügt über mehrere konstante Zweige, was den Einsatz von LATRs als Abwärts- oder Aufwärtstransformatoren mit einem bestimmten konstanten Übersetzungsverhältnis ermöglicht. Zusätzlich wird auf der Oberfläche der abisolierten Kupferwicklung eine schmale Bahn eingeschnitten, entlang derer sich ein Rollen- oder Bürstenkontakt bewegen kann. Dies geschieht, um eine sanfte Regelung der Sekundärspannung im Bereich von 0 bis 250 V zu erreichen. Es ist zu beachten, dass beim Schließen benachbarter Windungen in einem Labortransformator keine Windungskurzschlüsse auftreten, da die Netz- und Lastströme in der kombinierten Wicklung des Spartransformators nahe beieinander liegen und gegenläufig sind. LATRs werden mit einer Nennleistung von 0,5 bis 7,5 kVA hergestellt.

Der Einsatz von Spartransformatoren trägt dazu bei, die Effizienz verschiedener Energiesysteme zu verbessern und die Kosten der Energieübertragung zu senken, führt jedoch zu einem erhöhten Risiko von Kurzschlüssen.

Vorteile von Spartransformatoren gegenüber herkömmlichen Transformatoren:

reduzierter Verbrauch an Aktivmaterialien wie Kupfer und Elektroband,
erhöhte Effizienz des Stromsystems (bis zu 99,7 %)
reduzierte Größe und Gewicht
niedrige Kosten

Nachteile der Verwendung von Spartransformatoren gegenüber herkömmlichen elektrischen Transformatoren:

Reduzierter Wirkungsgrad bei großen (mehr als 3-4) Übersetzungsverhältnissen;
Aufgrund der Tatsache, dass die Primär- und Sekundärwicklungen in einer Wicklung des Spartransformators verbunden und elektrisch verbunden sind, kann dieser nicht als Abwärtstransformator für Netze mit Spannungen von beispielsweise 6 bis 10 kV verwendet werden. Dies liegt daran, dass im Falle eines Unfalls alle Teile des Spartransformators und der angeschlossenen Elektrogeräte an die Hochspannungsausrüstung des Versorgungsnetzes angeschlossen werden. Dies ist aufgrund von Sicherheitsvorkehrungen für die Wartung und aufgrund der Möglichkeit einer Beschädigung der Isolierung leitfähiger Teile der angeschlossenen elektrischen Geräte, mit denen Personen arbeiten, nicht zulässig.

Spartransformatoren konkurrieren erfolgreich um Verbraucher, ebenso wie elektrische Transformatoren mit zwei und sogar drei Wicklungen. Spartransformatoren sind relativ kostengünstig, praktisch, können sowohl Aufwärts- als auch Abwärtsfunktionen ausführen und sind eine ideale Wahl für Netzwerke mit niedriger Spannung und niedrigem Übersetzungsverhältnis.