Электрическая энергия в промышленных масштабах не может передаваться в виде однофазного переменного тока. С этой целью успешно применяется трехфазный ток, а для его передачи используются трехфазные трансформаторы. Одним из способов трансформации трехфазного тока служит применение трех однофазных трансформаторов. Соединение первичных и вторичных обмоток в этих устройствах осуществляется в одну из трехфазных систем – звезду или треугольник. Именно по этому принципу происходит работа мощных однофазных трансформаторов, которыми оборудуются крупные электростанции. Их первичные обмотки соединяются с соответствующими фазами генераторов, а вторичные обмотки, соединенные звездой, подключаются к соответствующим фазам линий электропередачи. Как видно из приведенной схемы, вместо трех однофазных устройств может быть использован один трехфазный трансформатор. В состав его магнитопровода входят три стержня, которые замыкаются ярмами сверху и снизу. На каждый стержень наматывается первичная и вторичная обмотка, соединяемые затем звездой или треугольником. Каждый стержень с обмотками по своей сути является однофазным трансформатором. Одновременно, он выполняет функцию отдельной фазы трехфазного трансформатора. Под действием тока первичной обмотки во всех стержнях происходит появление магнитного потока. Следует учитывать принадлежность каждой такой обмотки к одной из фаз, входящих в трехфазную систему. Поэтому токи, протекающие по этим обмоткам, а также приложенные напряжения, относятся к трехфазным. Поэтому сформированные магнитные потоки тоже являются трехфазными. Ранее считалось, что движение магнитного потока осуществляется по замкнутой траектории, то есть, проходя по стержню, он возвращается к его началу. В трехфазных трансформаторах такой обратный путь отсутствует, в нем просто нет необходимости, при условии одинаковой нагрузки фаз. Кроме того, отсутствует и необходимость нейтрального соединения в звезду. Циркуляция каждого потока происходит лишь по собственному стержню. В конечном итоге все потоки сходятся в центральных частях верхнего и нижнего ярма. В этих точках получается геометрическое сложение этих потоков, сдвинутых между собой на величину угла 120 градусов. В результате, геометрическая сумма сложенных величин, окажется равной нулю. Следовательно, каждый магнитный поток проходит лишь по собственному стержню, обратного пути не имеет, а все три потока в сумме дают нулевое значение. Движение потоков крайних фаз происходит не только по стержню. Оно захватывает половину каждого ярма. Поток в средней фазе будет проходить только по своему стержню. Поэтому значение токов холостого хода в фазах, расположенных по краям, всегда превышает аналогичное значение в средней фазе. Первичным источником питания в большинстве случаев является электрическая сеть. Ее напряжение представлено в виде синусоиды с частотой 50 Гц. Однако в тех случаях, когда линии электропередачи обладают большой протяженностью, происходит излучение передаваемой энергии в окружающее пространство, что приводит к дополнительным потерям. Поэтому в цепях электропитания высокой мощности применяется трехфазное напряжение. Для того чтобы уменьшить излучение, сумма напряжений на всех трех фазах в любое время должна быть равна нулю. С этой целью производится сдвиг синусоидального напряжения по фазе в каждом проводе относительно друг друга на 120 градусов. В таком состоянии передача электроэнергии может осуществляться в двух вариантах: с помощью четырех или трех проводов линии передачи. Условные схемы каждого варианта отображены на рисунке. Четырехпроводная линия позволяет выдавать потребителю два вида напряжения: фазное (220 В) и линейное (380 В). Трехпроводная схема позволяет выдавать лишь линейные напряжения. Формирование линейного напряжения описывается с помощью векторной диаграммы напряжений фаз. При положительном чередовании фаз, они условно увеличиваются по часовой стрелке. Для соединения обмоток трехфазных трансформаторов используются два основных способа – звезда и треугольник. Данный вид соединения рекомендуется рассматривать на примере схемы «звезда-звезда». В этом случае источник тока и нагрузка соединяются методом звезды. На рисунке обозначение фазных напряжений, вырабатываемых вторичными обмотками трансформатора, выполнено символами UA, UB, и UC. От фазных обмоток до нагрузки идут проводники, выполняющие функцию линейных проводов. Следует учитывать наличие напряжения не только между нулевым и линейным проводами, но и между двумя линейными проводниками. Такое напряжение называется линейным и обозначается UAC или UCA. Значение линейного напряжения всегда превышает фазное. Разница между ними составляет √3 раза, поскольку представляет собой векторную разность фазных напряжений. Таким образом, трехфазная линия электропередачи позволяет получить не только 380 В, но и 220 В, в зависимости от того по какой схеме включена нагрузка. Соединение вторичных обмоток в трехфазном трансформаторе треугольником будет выдавать одинаковое линейное и фазное напряжение, как и при соединении звездой, если напряжение составит 220 В. При одинаковом значении потребляемой мощности, линейные токи будут превышать фазные в √3 раза. Трехфазная система напряжений представляет собой симметричную схему. Это означает, что и магнитная система, которую имеют все трехфазные трансформаторы, будет симметричной. Такая система очень сложная в изготовлении, поэтому широкое распространение получила плоская конструкция, в которой отсутствует центральный стержень. Необходимость в нем отпадает, поскольку сумма магнитных потоков здесь равна нулю. Плоский вариант конструкции считается более технологичным и удобным при компоновке, хотя она и является несимметричной. Токи в крайних фазах заметно превышают ток в средней фазе, из-за чего нарушаются фазовые углы. Для ликвидации такой асимметрии сечение в верхнем и нижнем ярме увеличивается примерно на 10-15% по сравнению со стержнем. Однако, несмотря на принятые меры, некоторая асимметрия все равно остается. electric-220.ru Для трансформирования энергии в трехфазных системах используют либо группу из трех однофазных трансформаторов (именно так и работают мощные однофазные трансформаторы, устанавливаемые на крупных электростанциях), у которых первичные и вторичные обмотки соединяются звездой или треугольником, либо один трехфазный трансформатор с общим магнитопроводом. Трехфазные трансформаторы могут иметь различные схемы соединения первичных и вторичных обмоток. Все начала первичных обмоток трансформатора обозначают большими буквами: А, В, С; начала вторичных обмоток — малыми буквами: а, Ь, с. Концы обмоток обозначаются соответственно: X, У, Z и х, у, z. Зажим выведенной нулевой точки при соединении звездой обозначают буквой О. Наибольшее распространение имеют соединения обмоток по схеме «звезда» (Y) и «треугольник» (D), причем первичные и вторичные обмотки могут иметь как одинаковые, так и различные схемы. Если при соединении обмоток «звездой» нулевая точка выводится, то такое соединение называют «звезда c нулем» (Yо). Самым простым и дешевым из них является соединение обеих обмоток трансформатора звездой (Y/Y), при котором каждая из обмоток и ее изоляция (при глухом заземлении нейтральной точки) должны быть рассчитаны только на фазное напряжение и линейный ток; так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению, то, следовательно, соединение обмоток звездой требует в каждой из обмоток меньшего количества витков, но большего сечения проводников с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. На рисунке приведено устройство трехфазного трансформатора при соединении обеих обмоток звездой (Y/Y). Такое соединение широко применяют для трансформаторов небольшой и средней мощности (примерно до 1800 кВ-А). Соединение звездой является наиболее желательным для высокого напряжения, так как при нем изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже обходится соединение обмоток треугольником. Соединение обмоток треугольником конструктивно удобнее при больших токах. По этой причине соединение Y/D широко применяется для трансформаторов большой мощности в тех случаях, когда на стороне низшего напряжения не требуется нейтрального провода. При трехфазной трансформации только отношение фазных напряжений U1ф/U2ф всегда приближенно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток w1/w2; что же касается линейных напряжений, то их отношение зависит от способа соединения обмоток трансформатора. При одинаковом способе соединения (Y/Y или D/D) отношение линейных напряжений также равно коэффициенту трансформации. Однако при различном способе соединения (Y/D или D/Y) отношение линейных напряжений меньше или больше этого коэффициента в √3 раз. Это дает возможность регулировать вторичное линейное напряжение трансформатора соответствующим изменением способа соединения его обмоток. www.mtomd.info Одним из средств изучения работы трансформатора является эквивалентная схема замещения, в которой магнитная связь между обмотками трансформатора замещена электрической связью, а параметры вторичной обмотки приведены к числу витков первичной. Так как в приведенном трансформаторе k=1, то и –E1=E2. В результате точки a1 и a2, b1 и b2 имеют одинаковый потенциал, поэтому на схеме их можно соединить, получив тем самым Т-образную схему замещения трансформатора. Параметры r1, x1 – активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки, соответственно. r2, x2 – приведенные значения активного и индуктивного сопротивлений вторичной обмотки, соответственно. Zн – полное сопротивление нагрузки. Магнитный поток не зависит от нагрузки, поэтому его представляют как индуктивное сопротивление xm, активное сопротивление rm, которое обусловлено магнитными потерями и протекающий через них ток холостого хода I0. Эти параметры определяются в опыте холостого хода трансформатора. Изменяя Zн на схеме замещения, можно получить любой режим работы трансформатора. Например, при разомкнутой вторичной обмотке Zн= ∞, что соответствует режиму холостого хода трансформатора, а при Zн= 0 – режиму короткого замыкания. При любых других значениях Zн – режим работы под нагрузкой. Режимы работы необходимы для определения параметров схемы замещения. При практических расчетах, током холостого хода пренебрегают, тогда схема сводится к упрощенной. Где rэкв=r1+r2’, xэкв=x1+x2’ electroandi.ru Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов Почти всегда обмотки трехфазных трансформаторов соединяют или в звезду -Y, или в треугольник — Δ (рис. 1). Выбор схемы соединений находится в зависимости от критерий работы трансформатора. К примеру, в сетях с напряжением 35 кВ и поболее прибыльно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, потому что при всем этом напряжение проводов полосы передачи будет в √3 раз меньше линейного, что приводит к понижению цены изоляции. Рис.1 Осветительные сети прибыльно строить на высочайшее напряжение, но лампы накаливания с огромным номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Потому их целенаправлено питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также прибыльно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение. С другой стороны, исходя из убеждений критерий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целенаправлено включать в треугольник (Δ ). Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе: nф = Uфвнх / Uфннх, а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле: nл = Uлвнх / Uлннх. Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам «звезда-звезда» (Y/Y) либо «треугольник-треугольник» (Δ/Δ), то оба коэффициента трансформации схожи, т.е. nф = nл. При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме «звезда — треугольник» (Y/Δ) — nл = nф√3, а по схеме «треугольник-звезда» (Δ / Y) — nл = nф /√3 Группы соединений обмоток трансформатора Группа соединений обмоток трансформатора охарактеризовывает обоюдную ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. Изменение обоюдной ориентации этих напряжений осуществляется соответственной перемаркировкой начал и концов обмоток. Стандартные обозначения начал и концов обмоток высочайшего и низкого напряжения показаны на рис.1. Разглядим сначала воздействие маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазового трансформатора (рис. 2 а). Рис.2 Обе обмотки размещены на одном стержне и имеют однообразное направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние — концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если сейчас во вторичной обмотке принять оборотную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Как следует, и фаза напряжения U2 изменяется на 180°. Таким макаром, в однофазовых трансформаторах вероятны две группы соединений, соответственных углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп употребляют циферблат часов. Напряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной повсевременно на цифре 12, а часовая стрелка занимает разные положения зависимо от угла сдвига меж U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° — группе 6 (рис. 3). Рис.3 В трехфазных трансформаторах можно получить 12 разных групп соединений обмоток. Разглядим несколько примеров. Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой. Зажимы А и а соединим для совмещения возможных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответственных фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, потому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y — О. Рис. 4 Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на обратную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза ЭДС изменяется на 180°. Как следует, номер группы изменяется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y — б. Рис. 5 На рис. 6 представлена схема, в какой по сопоставлению со схемой рис 4 выполнена радиальная перемаркировка зажимов вторичной обмотки (а→b , b→c, с→a). При всем этом фазы соответственных ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, как следует, номер группы изменяется на 4. Рис. 6 Рис. 7 Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме Y/Δ номера групп получаются нечетными. В качестве примера разглядим схему, представленную на рис. 7. В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, потому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но потому что угол меж линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11. Из 12-ти вероятных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: Y/Y — 0 и Y/Δ-11. Они, обычно, и используются на практике. Школа для электрика Трехфазный трансформатор elektrica.infoТрехфазные трансформаторы. Схемы трансформаторов
Трехфазные трансформаторы: принцип действия, схемы соединения
Содержание: Принцип действия трехфазного трансформатора
Как передается трехфазный ток
Соединение звездой
Соединение треугольником
Подключение трех однофазных трансформаторов к трехфазной сети
Трехфазный трансформатор. Его устройство и схема.
Устройство трехфазного трансформатора
Схема трехфазного трансформатора
Схема замещения трансформатора
Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки — высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, либо фазы. Таким макаром, трехфазный трансформатор имеет 6 независящих фазных обмоток и 12 выводов с надлежащими зажимами, при этом исходные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают знаками A, B, С, конечные выводы — X, Y, Z, а для подобных выводов фаз обмотки низшего напряжения используют такие обозначения: a,b,c,x,y,z.
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: