Реферат: 1. Автотрансформаторы, их назначение 1 Автотрансформатор, его история

СодержаниеВведение1. Автотрансформаторы, их назначение1.1 Автотрансформатор, его история1.2 Виды автотрансформаторов, их значение1.3 Основные части конструкции автотрансформатора2. Принцип действия автотрансформатора2.1 Базовые принципы действия автотрансформатора2.2 Принцип работы однофазных и трехфазных автотрансформаторов специального назначения3.Примеры использования автотрансформаторов3.1 Применение в электросетях3.2 Применение в источниках электропитания3.3 Другие применения автотрансформатораЗаключениеСписок использованной литературыВведениеАвтотрансформаторы - наиболее распространенные устройства в современной электротехнике. Автотрансформаторы большой мощности на напряжение до сотен киловольт составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Эти автотрансформаторы повышают напряжение переменного тока до значений, необходимых для экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния. В местах распределения электроэнергии между потребителями применяют автотрансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителя значений. Наряду с этим автотрансформаторы являются элементами электроприводов, нагревательных и других установок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений, необходимых для работы электродвигателей, нагревательных печей и других электроустройств.Автотрансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.Автотрансформаторы малой мощности различного назначения используются в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т. п., а так же для питания бытовых электроприборов. Назначение силовых автотрансформаторов -- преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.Автотрансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.

Автотрансформаторы являются наиболее широко используемыми элементами в различной аппаратуре.Более высокие представление можно обеспечить на основании детальных рассмотрений поставленных вопросов, что и является целью курсовой работы . Сказанное позволяет заключить, что выбранная тема курсовой работы «Автотрансформаторы, их значение, принцип действия, примеры использования» является актуальной.Объектом исследования в курсовой работе выступает Автотрансформатор. Предметом исследования является принцип действия , проблемы их исполнения и использовании.Цель курсовой работы – проанализировать, выявить проблемы и определить перспективы её развития.Для достижения указанной цели, в работе поставлены следующие задачи:

• 
  изучить исторический аспект изобретения.
  
• 
  дать детальную характеристику электрического аппарата.
  
• 
  выделить основные принципы, которые характерны для автотрансформатора
  
• 
  проанализировать динамику востребовательности с целью выявления основных тенденций;
  
• 
  оценить перспективы развития;
  
• 
  направления совершенствования
  
• 
  В данной работе используются следующие научные методы: сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, статистический анализ.
  

Теоретической базой курсовой работы выступили труды ведущих отечественных специалистов по физике.1. Автотрансформаторы, их назначение1.1 Автотрансформатор, его историяТрансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003). Автотрансформатор может состоять из одной (автоавтотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.[1]Автотрансформатор широко используется для питания бытовых электроприборов и устройств автоматического управления и имеет мощность от 10 и менее до 1000 ВА. Автотрансформатор получил широкое применение и в высоковольтных сетях для связи между системами с близкими значениями напряжения: 110 и 220; 220 и 500; 330 и 750 кВ. Мощность силовых автотрансформаторов достигает несколько сотен меговольт-ампер. Также автотрансформаторы применяются для пуска синхронных и асинхронных двигателей переменного тока.

В трехфазных сетях используют трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых могут быть соединены в звезду или треугольник. Наибольшее распространение имеют трехфазные трансформаторы, обмотки которых соединены в звезду. В этом случае нулевую точку либо заземляют, либо присоединяют к нейтральному проводу.Автотрансформатор целесообразно применять при невысоких коэффициентах трансформации.Автотрансформаторы могут быть опасны в электрическом отношении, особенно при коэффициентах трансформации значительно больших единицы, по этой причине применение автотрансформаторов при коэффициенте большем 2 запрещено правилами техники безопасности.АвтотрансформаторАвтотрансформаторВ энергетических системах наряду с однофазными двухобмоточными автотрансформаторами (рис. a) часто применяют трехфазные двухобмоточные автотрансформаторы (рис. c), а также однофазные (рис. b) и трехфазные (рис. d.) трехобмоточные автотрансформаторы. Однофазные обмотки, соединенные по автотрансформаторной схеме, обозначают символом Iавто, трехфазные обмотки, соединенные по автотрансформаторной схеме в звезду с выведенной нулевой точкой, обозначают символом Yн.авто.Для создания автотрансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.Столетов Александр Григорьевич (профессор МУ)сделал первые шаги в этом направлении — обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1880-е).Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического автотрансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.Схематичное изображение будущего автотрансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства автотрансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[2].В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом автотрансформатора.[3]30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого автотрансформатора. Это был автотрансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки. Первые автотрансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон. Большую роль для повышения надежности автотрансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д.Свинберн). Свинберн помещал автотрансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток. С изобретением автотрансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трёхфазную систему переменного тока, построил первый трёхфазный асинхронный двигатель и первый трёхфазный автотрансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трёхфазного тока протяжённостью 175 км. Трёхфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В.[1]

1928 год можно считать началом производства силовых автотрансформаторов в СССР, когда начал работать Московский автотрансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод).В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провёл серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну автотрансформаторной стали с добавками кремния.[5]Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 %, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.1.2 Виды автотрансформаторов, их значениеКак правило, рассматриваемые устройства используются в промышленных и бытовых применениях, которые рассчитаны на низкое энергопотребление. Они эффективны также для соединения систем, работающих при разных значениях напряжения. Этим объясняется разнообразие видов автотрансформаторов.Рассматриваемые изделия различают:

1. 
   По степени внешней защиты корпуса – устройства, предназначенные для функционирования снаружи, снабжаются водонепроницаемым корпусом.
   
2. 
   По техническим характеристикам – диапазону рабочих частот, значениям максимального первичного и вторичного напряжения, наибольшему вторичному току, мощности и температуре.
   
3. 
   По типу электрической сети, в которой они функционируют – одно – или трёхфазной.
   

Однофазный(слева) и трёхфазный(справа)

4. 
   По значению выходного напряжения автотрансформаторы могут быть повышающими или понижающими. Особый класс образуют устройства со скользящими отводами. Важной характеристикой, которую учитывают при выборе, является тип сердечника – ламинированный, сплит и тороидальный.
   

1а – трансформатор, 1б – понижающий, 1в – повышающий

Основные виды автотрансформаторов

• 
  ВУ-25-Б —  служит для уравнивания вторичных токов в дифференциальных защитах силовых трансформаторов.
  
• 
  АТД — мощность 25 Вт, долго насыщается, имеет старую конструкцию и поэтому используется очень редко.
  
• 
  ЛАТР-1 —  предназначен в сетях с напряжением 127 В.
  
• 
  ЛАТР-2 — применяется с напряжением 220 В.
  
• 
  ДАТР-1 —  предназначен для малых нагрузок.
  
• 
  РНО — предназначен для больших нагрузок.
  
• 
  АТЦН —  применяется в измерительных телеустройствах.
  

Расшифровка основных параметровОбмотки обозначаются, как правило, заглавными буквами (А, B, C и т.д.), в то время как общее нейтральное соединение обозначается N или n. Для вторичных ответвлений номера цифровых индексов используются для всех точек ответвления вдоль первичной обмотки. А индексы обычно начинаются с цифры «1» и продолжаются с возрастанием.Обозначение бытовых автотрансформаторов отечественного производства, изготавливаемых по ГОСТ 7518-83, включает в себя:

• 
  Буквенные индексы, которые определяют класс устройства – переходные (АПБ) или регулировочные (АРБ);
  
• 
  Номинал реактивной мощности, кВА, на которую рассчитаны обмотки.
  

ГОСТ 7518-83 предусматривает указание наибольшего напряжения на вторичной обмотке отдельно при отсутствии и наличии внешней нагрузки.Отдельная маркировки принята для лабораторных автотрансформаторов – ЛАТРов: после буквенного обозначения указывается номинальная мощность прибора в кВт.1.3 Основные части конструкции автотрансформатораЧаще всего стандартный автотрансформатор представляет собой тороидальный магнитопровод – сердечник, сделанный из электротехнической стали в виде кольца, на который намотана медная проволока – называемая обмоткой.Устройство автотрансформатора достаточно наглядно показано на изображении ниже:В данном примере, вы можете видеть автотрансформатор, к крайним контактам которого подключается источник напряжения переменного тока, к A – фаза , к X – ноль . Все витки проволоки между этими точками считаются первичной обмоткой.