Некоторые ошибки при соединениях в звезду, треугольник, зигзаг. Схема соединения обмоток трансформатора звезда зигзаг с нулем

Схема соединения "Зигзаг"

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фазами первичной сети и даже при неравномерной нагрузке сохранить магнитное равновесие.

Соединение в зигзаг однофазного трансформатора

рассмотрим на двух типичных примерах.

1. Трансформатор питает трехпроводную сеть, как показано на рисунке 1, а. Вторичная обмотка II разделена на четыре равные части 3, 4, 5 и 6. Последовательно соединены части обмотки: 3 на левом стержне и 6 – на правом стержне, 4 – на правом стержне и 5 – на левом стержне. Таким образом, каждая половина обмотки состоит из двух частей: одна из них – на левом, а другая – на правом стержне.

Соединение в зигзаг однофазного трансформатора

Рисунок 1. Примеры соединения в зигзаг однофазных трансформаторов.

Допустим самый неблагоприятный случай: нагружена только одна половина вторичной обмотки. Точками на рисунке 1, а показаны начала частей обмотки, стрелками – направления токов. Нетрудно видеть, что ток нагрузки в равной степени влияет на обе половины 1 и 2 первичной обмотки I. Действительно, четверть вторичной обмотки 5 действует на половину 1 первичной обмотки так же, как четверть обмотки 4 действует на половину обмотки 2. Поэтому магнитное равновесие почти не нарушается.

2. Трансформатор питает двухполупериодный выпрямитель по схеме с нулевым выводом. В этом случае вторичные обмотки трансформатора нужно соединить в зигзаг, но, чтобы понять, зачем нужно такое соединение, рассмотрим рисунок 1, б.

На нем показан однофазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, между которыми выведена средняя (нулевая) точка 0. Она является отрицательным полюсом выпрямителя. В каждой вторичной обмотке за положительное направление принимается направление от нулевой точки к их наружным концам a и b, что соответственно совпадает с проводящим направлением вентилей В1 и В2. Направление тока в положительный полупериод показано зелеными стрелками, в отрицательный – желтыми. Неблагоприятная особенность этой схемы состоит в том, что по вторичным обмоткам трансформатора проходит ток одного направления, то есть ток, содержащий не только переменную, но и постоянную составляющие. Постоянная составляющая насыщает магнитопровод, а насыщение, как объяснено в статье "Понятие о магнитном равновесии трансформатора", нарушает работу трансформатора, увеличивает намагничивающий ток и порождает высшие гармоники.

Можно, однако, так соединить обмотки трансформатора, что и постоянная, и переменная составляющие будут полностью компенсироваться. Такое соединение показано на рисунке 1, в. Рассматривая этот рисунок, нетрудно видеть, что первичная обмотка I трансформатора состоит из двух частей 1 и 2, расположенных на разных стержнях и соединенных параллельно. Вторичная обмотка II соединена в зигзаг. В положительный полупериод (зеленые стрелки) работает половина вторичной обмотки, причем части 4 (вторичная обмотка) и 2 (первичная обмотка), расположенные на правом стержне, взаимодействуют так же, как части 1 и 5 на левом стержне. В отрицательный полупериод (желтые стрелки) работает вторая половина вторичной обмотки: взаимодействия частей 1 и 3 на левом стержне и 2 и 6 на правом – одинаковы.

Соединение в зигзаг – звезду трехфазного трансформатора

Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, вторичные в зигзаг – звезду (рисунок 2, а). Для этого вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: одна половина расположена на одном стержне, другая – на другом. Конец, например x1, соединен с концом (а не с началом!) y2 и так далее. Начала a2, b2 и c2 соединены и образуют нейтраль. К началам a1, b1, c1 присоединяют линейные провода вторичной сети. При таком соединении электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток, расположенных на разных стержнях, сдвинуты на 120°; векторная диаграмма э. д. с. вторичной обмотки приведена на рисунке 2, б.

Эта векторная диаграмма построена следующим способом. Предположим, что соединены концы x1, y1, c1 и получена диаграмма (рисунок 2, в). Затем предположено, что соединены начала a2, b2, c2. Это соответствует диаграмме на рисунке 2, г, повернутой относительно диаграммы на рисунке 2, в на 180°. Наконец, в соответствии со схемой на рисунке 2, а произведено геометрическое сложение векторов, которые изображены на рисунках 1, в и г.

Рисунок 2. Соединение в зигзаг – звезду трехфазного трансформатора.Буквами a1, b1, c1, a2, b2, c2 обозначены начала вторичных обмоток, буквами x1, y1, z1, x2, y2, z2 – их концы Электродвижущие силы вторичных обмоток: e’1, e’2, e’3, e’’1, e’’2, e’’3, линейные напряжения E1, E2, E3

Соединение в зигзаг – звезду дороже соединения в звезду, так как требует большего числа витков. Действительно, при последовательном соединении двух половин обмотки, расположенной на одном стержне, их э. д. с. складываются алгебраически, то есть в данном случае удваиваются. При соединении обмоток, расположенных на разных стержнях, э. д. с. складываются геометрически под углом 120° и дают э. д. с, √3 раз больше одной из них. Следовательно, чтобы получить э. д. с. той же величины при соединении в зигзаг – звезду, нужно на 15% больше витков, чем при соединении в звезду, так как 2 / 1,73 = 1,15.

При соединении в зигзаг – звезду можно получить три напряжения, например 400, 230 и 133 В. Указанные величины относятся к холостому ходу. Под нагрузкой у потребителей напряжения будут ниже, приближаясь к номинальным напряжениям сети 380, 220 и 127 В.

Источник: Каминский Е. А., "Звезда, треугольник, зигзаг" – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

www.electromechanics.ru

Некоторые ошибки при соединениях в звезду, треугольник, зигзаг

Ошибки при соединении в треугольник

При соединениях иногда допускают ошибки, в результате которых вместо треугольника (рисунок 1, а) получается другое соединение (рисунок 1, в). Его причина – другое направление намотки одной из обмоток или, проще, ошибочное определение ее конца и начала. Пока треугольник еще разомкнут, то есть точки y и z еще не соединены, между ними получается двойное фазное напряжение 2U. Если их соединить, произойдет короткое замыкание.

Ошибки при соединениях обмоток трансформаторов в треугольник

Рисунок 1. Ошибки при соединениях обмоток трансформаторов в треугольник.

Чтобы избежать этой ошибки, поступают следующим образом. Соединяют два каких-либо конца разных обмоток и измеряют напряжение между свободными концами, принимая необходимые меры предосторожности, например, проводя испытания при значительно пониженном напряжении. Если концы выбраны правильно, то вольтметр V покажет фазное напряжение U (рисунок 1, б). Если же напряжение будет в 1,73 раза больше фазного 1,73U (рисунок 1, г), то у одной из обмоток нужно переменить концы. Затем к одному из свободных концов присоединяют один конец третьей обмотки и снова измеряют напряжение между свободными концами (рисунок 1, д). Оно должно быть равно нулю. Но если третья обмотка "вывернута" (рисунок 1, в), то вольтметр покажет удвоенное фазное напряжение 2U. Тогда у третьей обмотки нужно переменить концы.

Следует здесь же заметить, что при наличии третьих гармоник (смотрите статью "Понятие о магнитном равновесии трансформатора") вольтметр может показать некоторое (меньше, чем двойное фазное) напряжение. В этом случае надо соединить концы через сопротивление R и амперметр А (рисунок 1, е). Если напряжение, показываемое вольтметром, происходит от третьих гармоник, то отклонение стрелки амперметра невелико. Это объясняется тем, что для токов тройной частоты обмотки представляют большое сопротивление. Если же перепутано направление обмотки, амперметр покажет значительный уравнительный ток.

Ошибки при соединении в звезду

Переворачивание одной из обмоток при соединении в звезду вместо звезды (рисунок 2, а) дает "веер" ("елочку"), как показано на рисунке 2, б. Короткого замыкания при этом не будет, но напряжение, близкое к номинальному, сохранится только между фазами a и c. Между фазами a и b, b и c напряжение будет значительно понижено и равно примерно фазному напряжению. В сетях освещения "елочка" вместо звезды приведет к недокалу ламп.

Правильное и неправильное соединения вторичных обмоток трансформаторов в звезду

Рисунок 2. Правильное (а) и неправильное (б) соединения вторичных обмоток трансформаторов в звезду.

В сетях, соединенных "елочкой" и питающих электродвигатели (а также при включении обмоток электродвигателя, соединенного "елочкой"), не только уменьшится мощность на валу (что может привести к остановке и сгоранию электродвигателя), но изменится направление его вращения. Почему? Потому что если при правильном соединении обмоток вращающееся магнитное поле имело направление a, b, c (смотрите стрелку на рисунке 2, а), то при соединении "елочкой" оно, а следовательно, и ротор электродвигателя меняют направление на обратное, а именно a, c, b, и, конечно, резко снижается вращающий момент из-за нарушения симметрии.

В трехфазных стержневых трансформаторах важно правильно соединить первичные обмотки, то есть соединить их так, чтобы в каждый данный момент поток в одном стержне был направлен вверх, а в двух других стержнях вниз (рисунок 3, а). Если же одну фазу "вывернуть" (неправильно определены ее конец и начало или намотка выполнена в другом направлении), то потоки ФA, ФB и ФC во всех стержнях будут иметь одинаковое направление (рисунок 3, б). Иными словами, поток одной фазы, направленный навстречу потокам других фаз, будет размагничивать их стержни, что приведет к увеличению намагничивающего тока.

Рисунок 3. Правильное (а) и неправильное (б) соединение в звезду первичных обмоток трехфазного стержневого трансформатора.

Ошибки при соединении в зигзаг

Все сказанное о соединениях в звезду еще в большей мере относится к соединению в зигзаг – звезду, так как приходится соединять значительно больше выводов. Результат неправильного определения конца и начала одной из обмоток (показано штриховой линией) иллюстрирует рисунок 4, б (сравните с векторной диаграммой на рисунке 4, а). Рисунок 4, в показывает, что в результате неправильного определения концов и начал трех обмоток получены √3 раз меньшие напряжения, чем нормальное. Кроме того, векторная диаграмма повернулась на 90°.

Соединение в зигзаг: правильное и неправильные

Рисунок 4. Соединение в зигзаг: правильное (а) и неправильные (б и в).

www.electromechanics.ru

ВЫПРЯМИТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА СО СХЕМОЙ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА ЗВЕЗДА

= 1) Ухудшение использования трансформатора в предыдущей схеме однополупериодного выпрямления, связанное с наличием нескомпенсированных однонаправленных потоков вынужденного намагничивания в каждом стержне магнитопровода, создаваемых постоянными составляющими токов вторичных обмоток трансформатора, может быть устранено. Механизм устранения вынужденного однонаправленного подмагничивания достаточно очевиден – расположить на каждом стержне трансформатора по две вторичные обмотки, однонаправленные токи которых направить встречно. В двухфазном выпрямителе однофазного тока это получалось естественным путем за счет преобразования в трансформаторе однофазного напряжения в двухфазное с помощью двух вторичных обмоток трансформатора. Водно- полупериодном выпрямителе трехфазного тока это требует наличия второй системы вторичных обмоток трансформатора. Различные варианты связи этих систем обмоток между собой и с вентилями порождают различные схемы выпрямителей трехфазного тока скомпенсированными однонаправленными потоками вынужденного намагничивания. Специальное соединение (зигзагом) этих систем обмоток между собой дает схему, рассматриваемую в этом разделе. Соединение второй системы обмоток, включенной противофазно первой системе, со второй группой вентилей, с последующим параллельным или последовательным соединением этих комплексов из обмоток и групп вентилей дает соответственно схему выпрямления с уравнительным реактором, рассматриваемую в следующем разделе, и каскадную схему выпрямления, в чистом виде в новых разработках уже не применяемую. Схема однополупериодного выпрямителя трехфазного тока с соединением двух систем вторичных обмоток трансформатора в зигзаг показана на рис. 2.6.1. Цель анализа новой схемы остается прежней – выявление свойств схемы в рамках тех же допущений для определения областей ее возможного использования. Определенное интеллектуальное напряжение, связанное с началом анализа каждой новой схемы выпрямления, можно ослабить, если постараться увидеть в новой схеме прообраз уже известной схемы. Векторная диаграмма для результирующих вторичных напряжений трансформатора, показана на рис. 2.6.2. С этих позиций сопоставим системы переменных напряжений на вторичной стороне трансформаторов, подлежащих выпрямлению, в предыдущей ив рассматриваемой схемах выпрямителей. Из диаграммы следует, что здесь также выпрямляется звезда трехфазных напряжений, векторы которой только больше векторов напряжений обмоток враз и повернуты на о в сторону отставания относительно анодных напряжений вентилей предыдущей схемы. Значит, анализ электромагнитных процессов в этой схеме можно начать с построения временных диаграмм этих результирующих трехфазных вторичных напряжений u20a, u20b, u20c, как это показано на рис. 2.6.3 на первой диа-Рис. 2.6.1 Рис. Рис. 2.6.3

грамме. Вторая диаграмма с выпрямленным напряжением и током, третья диаграмма с напряжением на сглаживающем реакторе, четвертая диаграмма с анодным током вентиля и обратным напряжением на нем качественно подобны соответствующим диаграммам предыдущей схемы выпрямления. На пятой диаграмме показано первичное напряжение фазы А, опережающее результирующее вторичное напряжение на о, как это видно из векторной диаграммы на рис. 2.8.2. Ток в первичной обмотке фазы А i1Aможно построить потому эмпирическому правилу (2.5.2), которое было использовано при построении первичного тока в предыдущей схеме, применяя его к двум вторичным обмотками, расположенным на том же стержне магнитопровода трансформатора, что дает здесь т т 21−=−=(2.6.1) Строгое обоснование кривой первичного тока можно получить из решения уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа для замкнутых магнитных цепей. Два таких уравнения получим для контура из стержней А-В и АС, обходя их против часовой стрелки, третье уравнение – для первичных токов iiiwwiiiaaaCBA5 31 12 11 12 11 11 21 11 10 10 11−−−=−−−(2.6.2) Решение этой системы уравнений (см. раздел 3.5) даст здесь для первичного тока тот же результат, что и эмпирическое правило.Этап количественного анализа процессов в рассматриваемой схеме дает идентичные результаты для тех элементов, которые имеют одинаковые временные диаграммы с предыдущей схемой (цепь выпрямленного напряжения, сглаживающий дроссель, вентили, отличаясь только для трансформатора. Среднее значение выпрямленного напряжения выражается через U2:

93UUUd20 20 17,1 26 30=π=,UU2 20 3=, Действующее значение первичного тока, вычисленное побудет 2т1KIId=Полная мощность шести вторичных обмоток трансформатора 71 1,71,1 63 43 36 32 66*2 22 20 Полная мощность первичных обмоток трансформатора 21,1 33 23 23 30 т Коэффициент искажения входного тока выпрямителя 827,0 Коэффициент преобразования выпрямителя по напряжению т т1пн3 17,1 32 63 Коэффициент преобразования выпрямителя потоку т т1)1(1пт48,1 23 2=π=ν==, т т1пт225,1 В итоге подобие электромагнитных процессов и расчетных соотношений в обеих однополупериодных схемах выпрямления трехфазного тока делает близкими и области их применения. Соединение вторичных обмоток в зигзаг обеспечивает лучшее использование трансформатора по магнитопроводу из-за отсутствия его однонаправленного подмагничивания. Но геометрическое (не арифметическое) суммирование напряжений вторичных обмоток в результирующем напряжении ухудшает использование трансформатора по меди обмоток. Практика показала, что при Id> 85…120 А трансформатор получается меньше в рассмотренной схеме выпрямления, а притоках, менее указанных, трансформатор меньше в предыдущей схеме выпрямления. 2.7. ШЕСТИФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА С СОЕДИНЕНИЕМ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА ЗВЕЗДА - ОБРАТНАЯ ЗВЕЗДА С УРАВНИТЕЛЬНЫМ РЕАКТОРОМ (m1 = 3, m2 = 2 X 3, q = 1) Рассматриваемый выпрямитель (рис. 2.7.1) образован как бы из двух трехфазных однополупериодных выпрямителей, включенных на параллельную работу по выходу через уравнительный реактор. Для обеспечения компенсации однонаправленных потоков вынужденного намагничивания две звезды вторичных напряжений трансформатора образованы противофазными напряжениями обмоток u2a и u2x, u2bи u2y, u2cи u2z, расположенных попарно на соответствующих трех стержнях магнитопровода. Это достигнуто объединением в нулевой точке одной звезды начал обмоток, а в нулевой точке второй звезды концов обмоток. При этом, несмотря на однонаправленность токов в каждой паре обмоток, расположенных на соответствующих стержнях магнитопровода, результирующий магнитный поток каждого Рис. 2.7.1

стержня не содержит постоянной составляющей, те. вынужденное подмагничивание однонаправленным потоком отсутствует. За этот симбиоз двух трехфазных групп выпрямления данную схему еще называют двойной трехфазной. Задача анализа выпрямителя остается прежней получить расчетные соотношения для элементов схемы и на основе сопоставления их с аналогичными соотношениями для ранее проанализированных схем выпрямления наметить возможные области применения схемы. Особенностью анализа этой схемы является наличие двух режимов работы двойного трехфазного выпрямления, являющегося основным • шестифазного однополупериодного выпрямления, возникающего при малых нагрузках, близких к холостому ходу. Особое внимание в выполненном ниже анализе уделено, естественно, основному режиму работы – двойному трехфазному, когда две половинки схемы работают как бы независимо друг от друга. В конце этого анализа обращено внимание на характерную практическую специфику режима шестифазного выпрямления – повышение напряжения на выходе выпрямителя на 15 % по сравнению с режимом двойного трехфазного выпрямления. Предваряет количественный анализ, как обычно, качественный анализ электромагнитных процессов с помощью временных диаграмм, показанных на рис. 2.7.2. На первой диаграмме построены две трехфазные системы вторичных напряжений для двух систем вторичных обмоток, являющихся противофазными, а именно системы из u2a, u2b, u2c и u2x, u2y, u2z.. Здесь же приведены диаграммы токов i2a и i2x во вторичных обмотках a их трансформатора, расположенных на одном стержне магнитопровода. Они, как будет видно из дальнейшего, повторяют анодные токи вентилей 1' и 1''. На второй диаграмме с теми же двумя системами вторичных напряжений размече-Рис. 2.7.2

96ны интервалы проводящего состояния вентилей в двух катодных группах по известному правилу для катодной группы. Огибающая положительных полуволн напряжений первой трехфазной системы дает кривую выпрямленного напряжения 0du′левой половины схемы, а аналогичная огибающая второй трехфазной системы – кривую выпрямленного напряжения 0du ′′правой половины схемы. Хотя средние значения выпрямленных напряжений обеих половинок схемы одинаковы, мгновенные значения выпрямленных напряжений различны из- за сдвига их пульсаций наполовину периода пульсаций, как это видно из диаграммы. Различие пульсаций у двух трехфазных выпрямителей требует включения их на параллельную работу через реактор, называемый уравнительным. Этот реактор, во-первых, воспринимает разницу пульсаций в выпрямленных напряжениях и ограничивает уравнительный ток между трехфазными выпрямителями и, во-вторых, позволяет получить на нагрузке, подключаемой к средней точке уравнительного реактора, напряжение ud, равное (по методу наложения) полусумме выпрямленных напряжений каждой половинки схемы. Из- за указанного сдвига их пульсаций наполовину своего периода напряжение на нагрузке имеет шестикратную, те. удвоенную частоту пульсаций, и p = qm2 = 6. Кривые выпрямленного тока idпри допущении идеальности фильтра (Xd= ∞) пульсаций не содержат. На третьей диаграмме приведена кривая уравнительного напряжения uур, равная разнице выпрямленных напряжений левой и правой половинки выпрямителя. Форма уравнительного тока, протекающего в контуре, образованном выпрямленными напряжениями двух половинок схемы, минуя нагрузку, определяется интегралом от уравнительного напряжения. Так как интегрирование несинусоидальной кривой, как было показано в разделе 1.3.3, означает ослабление в результирующей кривой высших гармоник, то при построении уравнительного тока принято, что он имеет синусоидальную форму и сдвинут на четверть периода в сторону отставания от выпрямленного напряжения. Обычно индуктивность уравнительного реактора выбирают из условия ограничения (бесполезного для нагрузки и паразитного для трансформатора) уравнительного тока на уровне 1–2 % от номинального значения выпрямленного тока. На третьей временной диаграмме уравнительный ток показан большей величины, так как он незаметен на

уровне выпрямленного тока на диаграммах анодного и вторичного токов. На четвертой временной диаграмме приведена кривая анодного тока вентиля 1 без учета пульсации от уравнительного тока (вследствие ее малости, налагающейся наполовину от выпрямленного тока, разделившегося пополам в двух ветвях уравнительного реактора. При этом деление выпрямленного тока в динамике поддерживается за счет напряжения взаимоиндукции уравнительного реактора. Здесь же приведена кривая обратного напряжения на вентиле той же формы, что и у предыдущих выпрямителей трехфазного тока. После определения формы анодных токов вентилей строятся на первой диаграмме токи во вторичных обмотках трансформатора, которые в однополупериодных схемах выпрямления совпадают с соответствующими анодными токами. На пятой диаграмме показана форма напряжения на первичной обмотке фазы А трансформатора и кривая тока в этой обмотке i1A. Его можно построить по эмпирическому алгоритму формулы (2.5.2), примененной к двум вторичным токами одной фазы. При этом пульсации во вторичных токах от уравнительного тока в первичном токе не проявляются, так как эти пульсации в двух указанных вторичных токах противофазны ив результирующем магнитном потоке стержня магнитопровода отсутствуют. Расчетные соотношения для основного режима работы выпрямителя режима двойного трехфазного выпрямления получаются с помощью построенных временных диаграмм токов и напряжений в прежней пятнадцатишаговой процедуре анализа. 1. Среднее значение выпрямленного напряжения в этой схеме такое же, как и у половинок схемы, так как среднее значение напряжения на уравнительном реакторе равно нулю, те. Среднее значение анодного тока вентиля 6 32aIIIdd=⋅=

98 3. Действующее значение анодного тока вентиля, вычисляемое также через скважность под д ф. Максимальное значение анодного тока 2max aIId=3a max aa==IIK5. Максимальная величина обратного напряжения на вентиле UEUd0 32 32 2max в 2*max в. Установленная мощность вентилей с неполным управлением 3 26 13 в 01a max в, с полным управлением π=π==2 21 32 в 2max amax в. Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора д. Действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора в соответствии сбудет т. Полная мощность шести вторичных обмоток трансформатора

99 48,1,2 32 32 63 26 6*2 22 20 0=π=π==SPIUIUSddd10. Полная мощность трех первичных обмоток трансформатора 045,1,3 32 26 32 т т 11 00=π=π==SPKIUKIUSddd11. Типовая или установленная мощность трансформатора PSSSd0 26,1 22 1т=+=26,1*т=SПо сравнению с предыдущими схемами трехфазных выпрямителей здесь еще появился дополнительный элемент – уравнительный реактор, работающий на тройной частоте (150 Гц) напряжения. Так как реактор, как и трансформатор, – электромагнитное устройство, только с одной обмоткой, то затраты на него определяются величиной его установленной мощности, которую можно добавить к установленной мощности трансформатора при сравнении различных схем выпрямителей. Показано [8], что установленная мощность реактора, работающего на частоте 150 Гц и приведенная к частоте работы трансформатора, те Гц, будет PSd0 07,0ур=, 07,0*ур=S12. Индуктивность сглаживающего реактора определяется по соотношению) в зависимости от требований к качеству выпрямленного тока. Условная установленная мощность сглаживающего реактора вычисляется поили, при этом с учетом шестикрат- ности частоты пульсаций выпрямленного напряжения г, Кп= 5,7 % = 0,057. 13. Входной коэффициент мощности выпрямителя

100 955,0 1*1S=χ14. Коэффициент преобразования выпрямителя по напряжению, очевидно, аналогичен его значению для трехфазного однополупериодного выпрямителя с соединением вторичных обмоток в звезду т т1пн17,1 26 30=π==15. Коэффициент преобразования выпрямителя потоку в два раза выше из-за параллельного соединения двух половинок схемы т тпт56,2 32 32 1)1(=π⋅==, KIIКdт)1(1пт45,2==′На основании полученных результатов расчета и сравнения их с результатами расчета двух предыдущих схем трехфазных выпрямителей можно сделать следующие выводы 1. Рассматриваемая схема имеет лучшее использование трансформатора по типовой мощности, чем в противопоставляемых схемах. 2. Использование вентилей по обратному напряжению и по установленной мощности во всех трех схемах однополупериодного выпрямления одинаковое. Особенностью данной схемы является в два раза большее значение коэффициента преобразования схемы потоку ив два раза большее отношение среднего значения выпрямленного тока к среднему значению анодного тока вентилей. 3. Качество выпрямленного напряжения здесь существенно выше, чем в предыдущих схемах, из-за уменьшения его амплитуды пульсаций (характеризуется показателем Кп) и увеличения в два раза частоты пульсаций с трехкратной до шестикратной. Оба этих обстоятельства суммарно характеризуются показателем г , который враз меньше по сравнению с трехпульсными выпрямителями. Это означает, что индуктивность сглаживающего дросселя и его установленная мощность будут также в это число раз меньше. Входной коэффициент мощности выпрямителя наивысший среди всех рассмотренных выпрямителей

101 955,0 1*1==ν=χSI, те. качество входного тока в энергетическом (а не геометрическом) плане достаточно близко к синусоидальному, у которого νI= 1. Действительно, коэффициент гармоник входного тока 3,0 11 21)1(вг гт=−ν==IIIKт. е. доля действующего значения высших гармоник тока равна 30 % от первой гармоники. Теперь перейдем к рассмотрению специфики второго режима режима шестифазного однополупериодного выпрямления При малых значениях выпрямленного тока становится невозможным создать требуемый ток намагничивания уравнительного реактора для обеспечения его работы именно как уравнительного. При этом вентили начинают вступать в работу в точках естественного зажигания шестифаз- ной звезды вторичных напряжений, объединенной из левой и правой систем трехфазных звезд. Кривой выпрямленного напряжения теперь становится огибающая положительных полуволн шестифазной системы напряжений, среднее значение которого UUUUmmUUd2 22 22 35,1 23 6sin6sin2 22 По сравнению с режимом двойного трехфазного выпрямления напряжение на выходе выпрямителя возрастает на 15 %. Из остальных расчетных соотношений ввиду малости загрузки выпрямителя током значима только изменившаяся величина максимального обратного напряжения на вентиле, которая теперь равна удвоенному значению амплитуды вторичного напряжения UU dU dUUd0 00 42,2 33 46 32 22 22 2max в,

те. тоже на 15 % больше, чем в основном режиме. Это приводит к такому же увеличению и установленных мощностей вентилей. В итоге, как и все однополупериодные схемы выпрямления, эта схема также рациональна при низких значениях выпрямленного напряжения, но больших значениях выпрямленного тока, поскольку здесь выпрямленный ток складывается из анодных токов шести вентилей (а не трех, как во всех рассматриваемых базовых выпрямителях трехфазного напряжения. При этом надо иметь ввиду возможность возрастания напряжения на выходе выпрямителя на 15 % в режимах, близких к холостому ходу.

historich.ru

Схемы и группы соединительных обмоток. Группы соединения обмоток

Группой соединения обмоток трансформатора называется угол сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС первичной (ВН) и вторичной (НН) обмоток трансформатора.

1. Для характеристики относительного сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН вводится понятие группы соединения обмоток трансформатора.

2. Фазовый сдвиг между одноименными линейными ЭДС обмоток ВН и НН зависит от обозначения их выводов (концов), от направления намотки и от схемы соединения. Этот угол, как будет показано далее, кратен 30°.

Группа соединения обозначается целым положительным числом, получающимся от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС одноименных обмоток ВН и НН трансформатора. Отсчет угла производят от вектора ЭДС ВН по направлению вращения часовой стрелки.

Трансформаторы, имеющие одинаковый сдвиг фаз между линейными ЭДС обмоток ВН и НН, относятся к одной и той же группе соединения.

В трехфазных трансформаторах схемы соединения Y, D, Z («звезда», «треугольник», «зигзаг») могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30°. В связи с этим на практике принято определять группу соединения с помощью стрелок на часовом циферблате (угол между любыми двумя цифрами кратен 30°). Это так называемый «часовой метод» определения группы соединения трансформатора.

Для определения группы соединения трансформатора по «часовому методу» необходимо совместить минутную стрелку вектором линейной ЭДС обмотки ВН, а часовую – с вектором линейной ЭДС обмотки НН. Далее обе стрелки поворачиваются так, чтобы минутная стрелка показывала на цифру 12, тогда часовая стрелка укажет час, соответствующий группе соединения трансформатора.

Рассмотрим определение группы соединения при помощи топографической векторной диаграммы на примере соединения обмоток трансформатора по схеме Y/ Y – 0.

Задавшись произвольной маркировкой выводов обмоток ВН и НН, и соединив электрически два одноименных зажима (например, A и a , рис.7), измеряют ЭДС .

Выбрав масштаб, строят векторную диаграмму линейных ЭДС первичной обмотки (ВН). Так как выводы A и а совпадают, то на диаграмме эти точки должны быть совмещены. Точка b строится следующим образом. Строится окружность радиусом, равным с центром в точке B . Далее строится еще одна окружность радиусом, равным с центром в точке С . Точкой пересечения этих окружностей и является точка b , которая находится на расстоянии от точки a . Аналогичным образом строится точка c , которая находиться на расстоянии от точки а . По углу сдвига между одноименными линейными ЭДС определяется группа соединения (в рассматриваемом случае Y/ Y – 0).

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов могут образовывать группы:

· Y/Y, D/D, D/Z образуют четные группы: 0, 2, 4, 6, 8, 10;

· Y/D, D/Y, Y/Z образуют нечетные группы: 1, 3, 5, 7, 9, 11.

При построении векторных диаграмм необходимо руководствоваться следующими правилами. Направление намотки всех обмоток считается одинаковым; векторы ЭДС обмоток ВН и НН, расположенные на одном стержне, совпадают по фазе, если в рассматриваемый момент времени ЭДС этих обмоток направлены к одноименным выводам, а если наоборот, то сдвинуты на 180°.

Трехфазные трансформаторы с соединением обмоток Y/Y, D/D, D/Z образуют группы 0 и 6, с соединением обмоток Y/D, D/Y, Y/Z – группы 11 и 5, если на каждом стержне магнитопровода размещены одноименные фазы.

Если у одной из стороны, например НН, сделать перемаркировку (не изменяя самих соединений) обозначений выводов (без изменения самих соединений): вместо a – b – c сделать с – a – b и затем b– c – a , то можно получить из группы 0 соответственно группы 4 и 8, из группы 6 – группы 10 и 2; из группы 11 – группы 3 и 7, из группы 5 – группы 9 и 1.

В России стандартизованы трехфазные трансформаторы Y/Y н – 0, Y н /D - 11 и Y/Z н – 11; однофазные 1/1 – 0.

Убедившись, что оба трансформатора принадлежат к одной группе, делается заключение о возможности включения их на параллельную работу.

Предположим, что два трансформатора, одинаковые по своим параметрам, но имеющие разные группы соединения обмоток включены на параллельную работу. Пусть первый трансформатор имеет группу соединения Y/Y – 0, а второй Y/D - 11. Тогда векторы линейных ЭДС вторичных обмоток будут сдвинуты на угол 30°, геометрическая сумма линейных ЭДС вторичных обмоток , уравнительный ток будет очень большим:

трансформаторы могут выйти из строя.

Параллельная работа трансформаторов

Собирается схема по рис.8. Следует опытным путем проверить соответствие маркировки. Для этого необходимо измерить напряжение между одноименными зажимами вторичных обмоток трансформаторов: . Одну пару одноименных выводов, например a – a 1 соединить перемычкой. Если маркировка определена правильно, то напряжение между одноименными зажимами будет равно нулю, а между разноименными, например между a и b 1 - .После этого рубильник «П» можно замкнуть.

При построении векторных диаграмм трансформатора считалось, что ЭДС фазы обмотки ВН Ė АХ и обмотки НН Ė ах совпадают по фазе. Но это справедливо лишь при условии

levevg.ru

Схемы соединения нейтралей | Электротехнический журнал

Распространенные схемы соединения нейтралей электрических машин:

Звезда.
Треугольник.
Звезда-зигзаг.

Соединение обмоток в звезду

Нулевые вывода обмоток электрических машин соединяют вместе в одной точке. Получается общая точка обмоток 3-х фазной электрической машины, которую называют "нейтраль". Принято считать, что это точка с нулевым потенциалом. Однако, в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжение на нейтрали относительно земли может быть значительным. Это зависит от характера нагрузки, т.е. симметрична ли она или нет.

Рис.1. Схема соединения в звезду и векторная диаграмма напряжений.

Соединение обмоток в треугольник

Нулевой вывод одной обмотки в схеме соединения треугольником соединяется с началом другой обмотки другой, образуя фигуру треугольник в пространстве. При таком соединении не происходит короткого замыкания, поскольку фазы друг относительно друга разнесены в пространстве на 120 градусов, и сумма векторов ЭДС в каждый момент времени равна нулю. Необходимо отметить, что отсутствие токов замкнутом контуре треугольника возможно, только если число витков всех обмоток равно, и угол между ними равен 120 градусов.

Рис.2. Схема соединения в треугольник и векторная диаграмма напряжений.

Схема соединения звезда-зигзаг

Схему соединения обмоток "звезда-зигзаг" применяют, когда необходимо скомпенсировать несимметричную нагрузку на стороне потребителя, но нет технической возможности применить схему соединения треугольник.

Рис.3. Схема соединения в "звезда-зигзаг" и векторная диаграмма напряжений.