Схемы трехфазных трансформаторов

Схемы трехфазных трансформаторов. По своей сути трехфазный трансформатор – это собранные на общем сердечнике три однофазных трансформатора.

Трансформатор — «трехфазник» имеет три обмотки низкого и три обмотки высокого напряжения; итого – шесть независимых фазных обмоток. Двенадцать соответствующих выводов маркируются следующим образом: начала фазных обмоток высокого напряжения обозначаются заглавными буквами A, B, C; концы этих обмоток – X, Y, Z. Аналогичные выводы низковольтных обмоток маркируются строчными буквами – a, b, c и x, y, z.

Схемы трехфазных трансформаторов:

Способы соединения обмоток трехфазных трансформаторов приведены на рис. 1. Их два – звездой (обозначается Y) и треугольником (∆).

Рис. 1

Подходящая схема соединения определяется условиями работы трансформатора. К примеру, при использовании в сетях с величиной напряжения более 35 кВ оптимальным является соединение обмоток «звездой» и заземление нулевой точки. При этом величина напряжения в линии электропередачи будет иметь величину, в √3 раз меньшую величины линейного напряжения, что позволяет снизить стоимость изоляции.

На высокое напряжение удобно строить осветительные сети. Но рассчитанные на большое напряжение лампы накаливания обладают пониженной световой отдачей, и приходится использовать пониженное напряжение. И в этом случае также оптимальным является соединение обмоток «звездой» и подключение ламп к фазному напряжению.

Однако для работы самого трехфазного трансформатора целесообразнее все же включать обмотки «треугольником».

Одними из основных характеристик трехфазного трансформатора являются фазный и линейный коэффициенты трансформации. Первый из них, фазный, равен отношению высокого и низкого напряжений холостого хода:

nф = Uфвнх / Uфннх,

а второй, линейный, зависит от фазного коэффициента и способа соединения «высокой» и «низкой» обмоток трансфороматора:

nл = Uлвнх / Uлннх.

При соединении фазных обмоток однотипными способами, — ∆/∆ (треугольник-треугольник) или Y/Y (звезда-звезда) — оба коэффициента равны. Если же обмотки соединены по разным схемам (∆/Y или Y/∆),

nл = nф /√3.

 

 

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений трансформаторных обмоток определяет взаимное ориентирование напряжений высоко- и низковольтных обмоток. Смена взаимной ориентации напряжений достигается соответствующей перекоммутацией концов и начал обмоток.

Рассмотрим на примере однофазного трансформатора, как влияет маркировка на фазу вторичного напряжения относительно первичного (рис. 2а).

Рис. 2

Обе обмотки, намотанные в одном направлении, располагаются на одном стержне-сердечнике. Допустим, что начала обмоток на верхних клеммах, а концы – на нижних. В этом случае совпадут по фазе ЭДС E1 и E2; следовательно, совпадут и фазы напряжений сети U1 и нагрузки U2 (рис. 2б). если же изменить подключение вторичной обмотки на обратное, ЭДС нагрузки E2 изменит свою фазу на 180о. Соответственно, на 180о изменится и фаза напряжения U2.

Иными словами, в однофазном трансформаторе возможны соответствующие углам сдвига 0о и 180о группы соединений.

Для удобства группы обозначают, используя изображение циферблата часов. Постоянно установленная на двенадцати часах минутная стрелка символизирует напряжение на первичной обмотке; часовая стрелка может занимать различные, зависящие от угла сдвига фаз между первичным  и вторичным напряжениями, положения. Сдвиг в 0о соответствует «двенадцати», сдвиг в 180о – «шести» (рис. 3).

Рис. 3

Несложно подсчитать, что шесть обмоток трехфазного трансформатора позволяют получить двенадцать групп соединений. Проиллюстрируем это некоторыми примерами. Пусть, например, трансформаторные обмотки, располагающиеся на одном стержне одна под другой, соединяются по схеме Y/Y, как на рис. 4.

 

Рис. 4

Чтобы совместить потенциальные диаграммы, соединим контакты A и a. Треугольником ABC задается положение векторов напряжений первичной трансформаторной обмотки. Направление векторов, соответствующих напряжениям вторичной обмотки, будет зависеть от подключения зажимов. Для приведенной на рис. 4а маркировки фазность ЭДС первичной и вторичной трансформаторных обмоток совпадают. Соответственно, совпадут фазные и линейные напряжения на первичной и вторичной обмотках (рис. 4б). Такая схема имеет группу подключения Y/Y-0.

Если теперь изменить подключение вторичной обмотки на противоположное (рис. 5а), ЭДС изменится на 180о. Номер группы при этом станет 6, а схема называется Y/Y-6.

Рис. 5

Если сделать круговую, по сравнению с рис. 4, перемаркировку зажимов (а→b , b→c, с→a), то фазы ЭДС вторичных обмоток сдвинутся на 120о, и номер группы станет 4.

Рис. 6                                                                                                                       рис. 7

При соединении обмоток по схеме «звезда-звезда» получаются четные номера групп, если обмотки соединяются по схеме «звезда-треугольник» — нечетные. Иллюстрирует это схема на рис. 7. На ней фазная ЭДС вторичной обмотки совпадает с линейной ЭДС, и треугольник abc повернут на 30о относительно треугольника ABC. Данная группа имеет номер 11.

Групп соединений обмоток может быть двенадцать. Но на практике наиболее часто применяются всего две из них – Y/∆-11 и Y/Y-0.

Оставить комментарий