Способы соединения обмоток: ТОЭ Лекции- №37 Способы соединения обмоток трехфазных генераторов

ТОЭ Лекции- №37 Способы соединения обмоток трехфазных генераторов

В обмотках трехфазного генератора индуктируются синусоидальные ЭДС, сдвину¬тые по
фазе на 120°:

eA=Emsinωt ↔ EA=Eфej0°

eB=Emsin(ωt-120°) ↔ EB=Eфe-j120°

eC=Emsin(ωt-240°)=Emsin(ωt+120°) ↔ EC=Eфej120°

Между собой фазные обмотки генератора могут соединяться по двум различным схемам:
звездой (у) и треугольником (Δ).

При соединении в звезду концы фазных обмоток (фаз) генератора соединяются в общую
точку N, которая называется нулевой или нейтральной, а начала обмоток служат линейными выводами
генератора А, В, С (рис. 37.1).

Векторная диаграмма напряжений трехфазного генератора при соединении его фазных
обмоток в звезду показана на рис. 37.2 а, б.

В трехфазном генераторе различают фазные и линейные напряжения. Фазными называются
напряжения между началами и концами фазных обмоток или между одним из линейных выводов А, В, С и нулевым
выводом N. Фазные напряжения равны фазным ЭДС: UА=ЕА, UВ=ЕВ, UС=ЕС (индекс N при фазных напряжениях
опускается, так как φN = 0). Линейными называются напряжения между двумя линейными выводами А, В, С.
Линейные напряжения равны векторной разности двух фазных напряжений: UАВ =UА — UВ; UВС =UВ — UС; UСА =UС
— UА .

При расчете трехфазных цепей комплексным методом фазные и линейные напряжения
генератора представляются в комплексной форме, при этом один из векторов системы принимают за начальный
и совмещают его с вещественной осью, а остальные вектора получают начальные фазы согласно их углам
сдвига по отношению к начальному вектору. На рис. 37.2 а показан вариант представления напряжений
трехфазного генератора в комплексной форме, когда за начальный вектор принимается фазное напряжение фазы
А. В этом случае фазные напряжения генератора в комплексной форме получат вид : UA=Uфej0°, UB=Uфe-j120°,
UC=Uфej120°, линейные напряжения: UAB=Uлej30°, UBC=Uлe-j90°, UCA=Uлej150°.

На рис. 37.2 б показан другой вариант представления напряжений трехфазного
генератора в комплексной форме, когда за начальный вектор принимается линейное напряжение UAB. В этом
случае фазные напряжения генератора в комплексной форме получат вид: UA=Uфe-j30°, UB=Uфe-j150°,
UC=Uфej90°, линейные напряжения: UAB=Uлej0°, UBC=Uлe-j120°, UCA=Uлej120°.

Из геометрии получаем соотношение между модулями линейного и фазного напряжений: UЛ
= 2UФ cos 30° =2UФ √(3)/2 =√(3) UФ.

Обмотки трехфазного генератора теоретически можно включать по схеме треуголь¬ника.
В такой схеме конец каждой предыдущей фазы соединяется с началом последующей, а точки соединения служат
линейными выводами генератора (рис. 37.3).

При соединении фаз в треугольник в его контуре действует сумма фазных ЭДС: ∑e = еАВ
+ еВС + еСА. В реальных трехфазных генераторах технически невозможно обеспечить равенство нулю для
суммарной ЭДС. Так как собственные сопротивления обмоток генератора малы, то даже незначительная по
величине суммарная ЭДС ∑e > 0 может вызвать в контуре треугольника уравнительный ток, соизмеримый с
номинальным током генератора, что привело бы к дополнительным потерям энергии и снижению КПД генератора.
По этой причине обмотки трехфазных генераторов запрещается соединять по схеме треугольника.

Номинальным напряжением в трехфазной системе называется линейное напряжение.
Номинальное напряжение принято выражать в киловольтах (кВ). Шкала номинальных трехфазных напряжений,
применяемых на практике, имеет вид: 0,4; 1,1; 3,5; 6,3; 10,5; 22; 35; 63; 110; 220; 330; 500; 750. На
потребительском уровне номинальное трехфазное напряжение может указываться в виде отношения UЛ⁄UФ,
например: UЛ/UФ = 380 ⁄ 220 В.

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

Подробности

Категория: Практика

• трансформатор
• схемы
• обмотки

При соединении обмоток трехфазных трансформаторов как двухобмоточных, так и трехобмоточных применяют различные схемы соединения. Однако в силовых трансформаторах как повышающих, так и понижающих, главных образом применяются схемы соединения в звезду, треугольник и зигзаг—звезду. Для практических целей в энергосистемах не требуется большого количества схем соединений обмоток. Так, для мощных трансформаторов применяется одно соединение обмоток ВН и СН— в звезду с выведенной нейтралью (Y0), а для обмоток НН — в треугольник (А).

ГОСТ 12022-66 предусматривает для трансформаторов мощностью 25, 40, 63 и 100 кВА с ПБВ (с переключением ответвлений обмотки трансформатора без возбуждения — т. е. после отключения всех обмоток трансформатора от сети) и для трансформаторов мощностью 63, 100, 160 и 250 кВА с ПБВ и РПН (с регулированием напряжения путем переключения ответвлений обмотки трансформатора под нагрузкой при следующем сочетании напряжений па стороне ВН и НН (кВ)  на стороне обмотки низшего напряжения соединение в зигзаг—звезду.
Соединение в зигзаг — звезду дает возможность при несимметрии нагрузки на стороне НН сглаживать на стороне ВН эту неравномерность. Кроме того, схема зигзага допускает иметь три напряжения, например 127, 220 и 380 е.

Другие схемы соединений обмоток для силовых трансформаторов применяются крайне редко. Область применения таких схем ограничивается трансформаторами специального назначения (электропечными, для питания ртутных выпрямительных установок, для преобразования частоты, числа фаз переменного тока, электросварочными и др.).
а) Соединение обмоток в звезду
Если соединить концы или начала обмоток трех фаз вместе, то получится соединение в звезду. На рис. 3,а показаны обмотки НН, соединенные в звезду. В нулевой точке соединены все концы обмоток у, z, а к началам а, Ьу с— подводится напряжение от трехфазной сети или генератора. На рис. 3,6 показано то же соединение обмоток НН в звезду, но только в нулевую точку соединены другие концы обмоток, которые прежде присоединялись к сети. При независимой друг от друга работе трансформаторов подобное «переворачивание» одной из обмоток, соединенной в звезду, не имеет значения, по параллельная работа таких трансформаторов, как это будет доказано далее, невозможна. В звезду могут быть соединены различные обмотки трансформатора как ВН и СН, так и НН. Нулевая точка звезды может быть выведена на крышку трансформатора (рис. 3,б).

По схеме звезда или звезда с выведенной нулевой точкой соединяются обычно обмотки ВН как повышающих, так и понижающих трансформаторов различной мощности.

Рис. 3. Соединение обмотки НН в звезду.

а — одна схема соединения; б — другая схема соединения; в — соединение в звезду с выведенной нулевой точкой; г — векторная диаграмма линейных э. д с.
Обмотки ВН при напряжениях 110 кВ и выше предпочтительно соединять в звезду с выведенной нулевой точкой, что дает возможность заземления нейтрали. При этом можно выполнить один конец каждой из фаз, прилегающий к нейтрали, с пониженной изоляцией.

Обмотки СН соединяются большей частью по схеме Y0.
Обмотки НН соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой у понижающих трансформаторов тогда, когда напряжение этой обмотки 230 или 400 в при мощностях до 560 кВА. В звезду без выведения нулевой точки обмотки НН соединяются крайне редко, например, у понижающих трансформаторов мощностью 1 000—5 600 кВА при сочетании напряжений обмоток ВН и НН 10 000/6 300 е.

Обычно обмотки НН повышающих трансформаторов, а также большей части понижающих мощных соединяются в треугольник.
Векторная диаграмма линейных э. д. с. для соединения обмоток в звезду строится следующим образом. Откладываем в масштабе вектор ах (рис. 3,г). Так как мы знаем, что концы обмоток л*, //, г электрически соединены, то из точки х под углом 120° к ах откладываем в том же масштабе вектор by. Далее из точки у под углом 120° к вектору by откладываем вектор сг.

При соединении обмотки в звезду с выведенной пулевой точкой можно получить два напряжения (фазное и лилейное). Если измерять напряжение между нулем и какой-либо фазой, то получим напряжения, называемые фазными ((Уф). На рис. 3,г они изображены векторами ха, yb и гс.
Напряжения, измеренные между фазами а и ft, b и с, с и а, называются линейными (междуфазными) напряжениями (U). Эти напряжения па рис. 5-3,г изображены в масштабе ab, be и са. Так как в треугольнике abx угол между векторами ха и yb равен 120°, то зависимость между линейным и фазным напряжениям  будет U = = Uфv3 , т. е. линейное напряжение в v3 раз больше фазного. Если трансформатор, обмотки НН которого включены в звезду, имеет линейное напряжение 220 в, то фазное напряжение будет:

б) Соединение обмоток в треугольник

Если соединить конец фазы а (точку х) с началом фазы с, конец фазы с (точка z) с началом фазы b и конец фазы b (точка у) с началом фазы а, то получится соединение в треугольник (рис. 4,а). Соединение в треугольник можно осуществить (рис. 4,6) иначе, соединяя конец фазы а с началом фазы b, конец фазы b с началом фазы с и конец фазы с с началом фазы а.
Векторная диаграмма линейных э. д. с. при соединении обмоток в треугольник по схеме рис. 4,а будет равносторонним треугольником рис. 4,в и г. При соединении в треугольник фазные напряжения будут равны линейным.

В мощных трансформаторах принято одну из обмоток всегда соединять в треугольник. Делается это по следующим соображениям:
Как известно, намагничивающий ток трансформатора имеет несинусоидальную форму, т. е. содержит высшие гармонические. Наибольший удельный вес имеет третья гармоническая. Если все обмотки трансформатора соединить в звезду, то третья гармоническая в намагничивающем токе образоваться не может, так как она будет направлена во всех фазах одинаково: (3 • 120° = 360° = = 0°) и поэтому форма кривой фазного напряжения исказится, что может привести к нежелательным явлениям в эксплуатации. По этим соображениям принято одну из обмоток обязательно соединять в треугольник. Если же почему-либо требуется построить мощный двухобмоточный трансформатор или автотрансформатор с соединением обмоток звезда — звезда (например, трехфазный автотрансформатор), то он снабжается дополнительной третьей обмоткой, соединенной в треугольник, которая в некоторых случаях может даже не иметь внешних выводов.

Рис. 4. Соединение обмоток НН в треугольник.

а — первая схема соединения обмоток в треугольник, б — вторая схема соединения обмоток в треугольник; в — вектора линейных э. д. с фаз a, b и с; г —векторная диаграмма линейных э д с

Обычно в треугольник соединяется обмотка низшего напряжения.

В мощных трансформаторах номинальный ток обмотки НН часто составляет несколько тысяч ампер и конструктивно бывает легче выполнить соединение обмотки в треугольник, так как фазный ток при той же мощности получается в v 3 раз меньшим, чем при соединении в звезду.
В треугольник соединяются обмотки НН всех повышающих и понижающих двухобмоточных и трехобмоточных трехфазных трансформаторов мощностью 5 600 кВА и больше, понижающих трансформаторов мощностью до 5 600 кВА, имеющих на стороне НН напряжения 38,5; 11; 10,5; 6,6; 6,3; 3,3; 3,15 и 0,525 кВ, а также обмотки НН всех мощных однофазных двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов, предназначающихся для соединения в трехфазные группы. Обмотки ВН и СН силовых повышающих и понижающих трансформаторов обычно в треугольник не соединяются.

в) Соединение обмоток в зигзаг — звезду (равноплечий и неравноплечий зигзаг)
Равноплечий зигзаг может быть получен, если соединить по одной из трех схем рис. 5,а, бив концы и начала шести полуобмоток с одинаковыми числами витков (а следовательно, и э. д. е.), расположенных по две полуобмотки на каждой фазе трансформатора.

Рис. 5. Соединение обмотки НН в равноплечий зигзаг.

а —первая схема соединения; б — вторая схема соединения; в — третья схема соединения; г — векторная диаграмма э. д. с. звезды нижних полукатушек; д — векторная диаграмма линейных э. д. с.
Построим векторную диаграмму соединений обмоток в зигзаг согласно схеме рис. 5,а. Начнем построение с нижних полуобмоток, соединенных в звезду. Векторная диаграмма для этих полуобмоток представлена на рис. 5,г. Согласно схеме рис. 5,а начало а’ нижней полуобмотки электрически соединено с концом zr верхней.

Вектор г’с должен пойти в направлении, противоположном вектору zc’, а потому из точки а’г’ (рис. 5,д) откладываем вектор zrc в направлении, противоположном вектору zc’.

Аналогичным образом строим векторы остальных частей обмоток. Обмотка при соединении в зигзаг обычно выполняется двухслойной, причем каждый слой имеет свободные начала и концы.

Один из слоев обмотки наматывают правой намоткой, другой — левой. Делается это для удобства выполнения соединений в зигзаг. При соединении обмотки в зигзаг мы можем получить три различных напряжения.

Схема равноплечего зигзага применяется для нормальных силовых понижающих трансформаторов, для мощностей 25, 40, 63, 100, 160 и 250 кВА в случае, когда при большой несимметрии нагрузок фаз необходимо на стороне питания иметь схему звезды.

Неравноплечий зигзаг получается, если по схемам а, б и в (рпс. 5-5) соединить концы и начала полуобмоток с неодинаковым числом витков. На рис. 6,а и б даны две схемы соединения в неравноплечий зигзаг при отношении числа витков в полуобмотках 1 : 2.
Схема неравноплечего зигзага применяется иногда иностранными фирмами для трансформаторов специального назначения. В нормальных силовых трансформаторах наши заводы эту схему не применяют.
г) Соединение обмоток по схеме А
Если соединить обмотки трансформатора, как показано на рис. 7,а, то получится соединение по схеме А. Схему, как это видно из векторной диаграммы

Рис. 7. Соединение обмотки по схеме А.

а — схема соединений обмоток; б — векторная диаграмма.
(рис. 7,6), можно представить как треугольник а’Ьс’, у которого две стороны а’b и cfb имеют дополнительные витки (а’а и с’с).

Для того чтобы получить соединения обмоток, отвечающих векторной диаграмме рис. 7,6, принимают соотношения числа витков на фазах трансформатора, которые должны удовлетворять следующим трем условиям:

т. е. обмотка фазы с должна иметь 2/3 числа витков обмоток фаз а и b.

Нулевой вывод берется от середины обмотки фазы с, и, кроме того, число витков дополнительных участков фаз а и b должно быть одинаково и составлять Уз общего числа витков этих фаз.

Рис. 8. Соединение обмоток в скользящий треугольник.

а — схема соединений обмоток; б—векторная диаграмма.
Эта схема не имеет применения в нормальных силовых трансформаторах и применяется только там, где необходимо иметь соединение обмоток в треугольник и в то же время требуется иметь нулевую точку.

д) Соединение обмоток в скользящий треугольник
На рис. 8 даны схема соединения обмотки и векторная диаграмма скользящего треугольника. Из рассмотрения схемы видно, что изменяя положение концов

а’b’с’ (рис. 8,а) и «скользя» ими по обмотке из крайнего верхнего положения к нижнему, можно перейти от треугольника к звезде. При этом могут быть получены все промежуточные положения. Это дает возможность, так же как в схеме неравноплечего зигзага, иметь различные углы сдвига фаз (ф).
Схема скользящего треугольника применяется иногда для трансформаторов, питающих электрические печи. В силовых трансформаторах эта схема не применяется.

• Назад
• Вперёд

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Трансформаторы
• Практика
• Сборка магнитопроводов трансформаторов малых мощностей

Еще по теме:

• Схемы и группы соединения трансформаторов
• Группы соединений обмоток трансформатора
• Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов
• Схемы обмоток трансформаторов для ПБВ и РПН
• Схемы соединения обмоток автотрансформаторов

Трансформаторы

Соединения трехфазного трансформатора | electriceasy.

com

Подключение трехфазного трансформатора
В трехфазной системе три фазы могут быть соединены по схеме «звезда» или «треугольник». Если вы не знакомы с этими конфигурациями, изучите следующее изображение, которое объясняет конфигурацию звезды и треугольника. В любой из этих конфигураций между любыми двумя фазами будет разность фаз 120°.

Обмотки трехфазного трансформатора могут быть соединены в различных конфигурациях как (i) звезда-звезда, (ii) треугольник-треугольник, (iii) звезда-треугольник, (iv) треугольник-звезда, (v) открытый треугольник и (vi) Связь со Скоттом. Эти конфигурации объясняются ниже.

Соединение звезда-звезда (Y-Y)

• Соединение звезда-звезда обычно используется для небольших высоковольтных трансформаторов. Благодаря соединению звездой количество необходимых витков на фазу уменьшается (поскольку фазное напряжение при соединении звездой составляет только 1/√3 линейного напряжения). Таким образом, количество необходимой изоляции также уменьшается.
• Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной сторонах равно коэффициенту трансформации трансформаторов.
• Линейные напряжения с обеих сторон находятся в фазе друг с другом.
• Это соединение можно использовать, только если подключенная нагрузка сбалансирована.

Треугольник-треугольник (Δ-Δ)

• Это соединение обычно используется для больших низковольтных трансформаторов. Количество требуемых фаз/витков относительно больше, чем при соединении звезда-звезда.
• Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной сторонах равно коэффициенту трансформации трансформаторов.
• Это соединение можно использовать даже при несбалансированной нагрузке.
• Еще одним преимуществом этого типа подключения является то, что даже если один трансформатор отключен, система может продолжать работать в режиме открытого треугольника, но с меньшей доступной мощностью.

Звезда-треугольник ИЛИ звезда-треугольник (Y-Δ)

• Первичная обмотка — звезда-звезда (Y), соединенная с заземленной нейтралью, а вторичная обмотка — треугольник.
• Это соединение в основном используется в понижающем трансформаторе на конце линии электропередачи на подстанции.
• Отношение вторичного сетевого напряжения к первичному составляет 1/√3 коэффициента трансформации.
• Сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением составляет 30°.

Треугольник-звезда ИЛИ треугольник-звезда (Δ-Y)

• Первичная обмотка соединена треугольником, а вторичная обмотка соединена звездой с заземленной нейтралью. Таким образом, его можно использовать для предоставления 3-фазного 4-проводного обслуживания.
• Этот тип соединения в основном используется в повышающем трансформаторе в начале линии передачи.
• Отношение вторичного сетевого напряжения к первичному в √3 раза превышает коэффициент трансформации.
• Сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением составляет 30°.

Вышеупомянутые конфигурации подключения трансформатора показаны на следующем рисунке.

Соединение «открытый треугольник» (V-V)

Используются два трансформатора, первичные и вторичные соединения выполнены, как показано на рисунке ниже.
Соединение «открытый треугольник» может быть использовано, когда один из трансформаторов в группе Δ-Δ отключен и обслуживание должно быть продолжено до ремонта или замены неисправного трансформатора.
Его также можно использовать для небольших трехфазных нагрузок, где нет необходимости в установке полной трехтрансформаторной группы.
Общая грузоподъемность соединения «открытый треугольник» составляет 57,7% по сравнению с соединением «треугольник-треугольник».

Связь Скотта (Т-Т)

В этом типе подключения используются два трансформатора. Один из трансформаторов имеет центральные ответвления как на первичной, так и на вторичной обмотках (он называется главным трансформатором). Другой трансформатор называется тизерным трансформатором.
Соединение Скотта также можно использовать для преобразования трехфазного тока в двухфазный.
Подключение выполняется, как показано на рисунке ниже.

Новое сообщение
Старый пост
Главная

Трехфазный трансформатор

— основы и способы подключения

Трехфазные трансформаторы используются в трехфазных цепях для повышения и понижения напряжения в соответствии с потребностями энергосистемы.

Вы знаете, что электроэнергия вырабатывается и передается по трехфазной системе. Трехфазная система имеет значительные преимущества перед другими многофазными системами. В трехфазной цепи напряжение повышают или понижают с помощью трехфазных трансформаторов .

Трехфазные трансформаторы работают так же, как три однофазных трансформатора. Но один трехфазный трансформатор занимает меньший объем и весит меньше, чем три однофазных трансформатора, предназначенных для той же цели.

Устройство для преобразования электромагнитной энергии, не имеющее подвижных частей и двух (или более) неподвижных относительно друг друга обмоток, предназначенное для передачи электрической энергии между цепями или системами за счет электромагнитной индукции.

Содержание

Два способа подключения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор на электрической подстанции можно установить двумя способами

1. Подходящим образом соединив группу из трех однофазных трансформаторов
2. Путем создания трехфазного трансформатора на общей магнитной конструкции .

В любом случае обмотки могут быть соединены четырьмя различными способами.

• Соединение звезда-звезда (Y-Y)
• Соединение звезда-треугольник (Y-Δ)
• Соединение треугольником — треугольником (Δ-Δ)
• Дельта-звездное соединение (Δ-Y)

1. Группа из трех однофазных трансформаторов

Три одинаковых однофазных трансформатора могут быть соединены в трехфазный трансформатор. Первичная и вторичная обмотки могут быть соединены звездой (Y) или треугольником (D).

Трехфазный трансформатор Bank

Например, , на рисунке ниже показано соединение Y-D трехфазного трансформатора. Первичные обмотки соединены звездой, а вторичные обмотки соединены треугольником.

Трехфазный трансформатор, соединенный по схеме «звезда-треугольник»

Более удобный способ показать это соединение показан ниже.

Схема простого подключения трансформатора звезда-треугольник

Показанные параллельно друг другу первичная и вторичная обмотки принадлежат одному и тому же однофазному трансформатору. Отношение вторичного фазного напряжения к первичному фазному напряжению представляет собой коэффициент фазового преобразования К.

Коэффициент преобразования фаз, K = напряжение вторичной фазы / напряжение первичной фазы

На приведенном выше рисунке линейное напряжение первичной обмотки составляет В , а ток первичной линии составляет I .

Коэффициент трансформации фаз равен K = ( N ₂ /N ₁ )

Также показаны напряжение вторичной линии и ток линии.

Как упоминалось выше, возможны соединения звездой или треугольником с однофазными трансформаторами, соединенными в группы. Чрезвычайно важно, чтобы однофазные трансформаторы были тщательно подобраны, когда они соединены вместе, особенно при использовании ∆-соединения. Использование несогласованных трансформаторов в ∆-соединении приведет к чрезмерным циркулирующим токам, которые сильно снизят номинальные параметры батареи или вызовут перегрев.

Преимущества

Изготовление или поставка трехфазного трансформатора с чрезвычайно большой мощностью МВА может оказаться невозможным или нецелесообразным. Тогда решением может стать группа из трех однофазных трансформаторов, хотя общий размер, вес и стоимость трех однофазных блоков, вероятно, превысят размер, вес и стоимость одного трехфазного блока.

Дополнительным преимуществом групповой схемы является то, что отказ одного однофазного блока обычно обходится дешевле, чем ремонт более крупного трехфазного блока

Одной из интересных конфигураций трехфазной батареи является подключение по схеме «открытый треугольник», широко используемое в сельских распределительных сетях. При соединении по схеме «открытый треугольник» используются два однофазных трансформатора. Открытое соединение Y-∆ требует только двух фаз плюс нейтраль на первичной стороне батареи, чтобы создать трехфазное напряжение на вторичной обмотке. Это очевидная экономия средств (в дополнение к избежанию затрат на третий трансформатор), когда установка находится далеко от трехфазной первичной цепи.

2. Отдельный блок Трехфазный трансформатор

В предыдущем разделе мы рассмотрели некоторые способы подключения однофазных трансформаторов в трехфазных и двухфазных системах. Иногда выгодно построить один трехфазный трансформатор вместо использования группы однофазных трансформаторов.

Трехфазный трансформатор

Например, трехфазный трансформатор зачастую может быть более экономичным в строительстве, если поместить одну структуру сердечника и катушки в один бак трансформатора вместо создания трех отдельных конструкций сердечника и катушки и баков.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован с тремя первичными и тремя вторичными обмотками на общем магнитном контуре.

Принцип действия трехфазного трансформатора

Ниже поясняется основной принцип работы трехфазного трансформатора модели .

Три однофазных трансформатора с сердечником, каждый из которых имеет обмотки (первичную и вторичную) только на одной ветви, объединены размотанными ветвями, чтобы обеспечить путь для обратного потока. Первичные, как и вторичные, могут быть соединены звездой или треугольником.

Конструкция трехфазного трансформатора

Если первичная обмотка питается от трехфазной сети, центральная ветвь (т. е. размотанная ветвь) несет потоки, создаваемые трехфазными первичными обмотками. Поскольку сумма векторов трех первичных токов в любой момент времени равна нулю, сумма трех потоков, проходящих через центральное звено, должна быть равна нулю. Следовательно, в центральном плече не существует потока, и поэтому он может быть устранен.

Данная модификация представляет собой трехфазный трехфазный трансформатор стержневого типа. В этом случае любые две ветви будут действовать как обратный путь для потока в третьей ветви.

Например, если поток ϕ в одном плече в какой-то момент, то поток ϕ/2 в противоположном направлении через два других отрезка в тот же момент.

Все соединения трехфазного трансформатора выполняются внутри корпуса, и для обмотки, соединенной треугольником, выводятся три вывода, а для обмотки, соединенной звездой, выводятся четыре вывода.

Обычный трехфазный трансформатор с магнитным сердечником также может быть как с сердечником, так и с оболочкой. Поскольку поток третьей гармоники, создаваемый каждой обмоткой, находится в фазе, предпочтительнее использовать оболочковый трансформатор, поскольку он обеспечивает внешний путь для этого потока. Другими словами, форма волны напряжения менее искажена для трансформатора оболочкового типа, чем
для трансформатора с сердечником аналогичных номиналов

Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора с одним блоком

При той же мощности трехфазный трансформатор весит меньше, занимает меньше места и стоит примерно на 20% меньше, чем группа из трех однофазные трансформаторы. Из-за этих преимуществ широко используются трехфазные трансформаторы, особенно для больших преобразований мощности.

Недостаток одноблочного трехфазного трансформатора заключается в том, что при выходе из строя одной фазы необходимо вывести из эксплуатации весь трехфазный блок. При выходе из строя одного трансформатора в группе из трех однофазных трансформаторов он может быть выведен из эксплуатации, а два других трансформатора могут быть вновь подключены к питанию в аварийном порядке до тех пор, пока не будет произведен ремонт.

Соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор может быть построен путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора. Первичная или вторичная обмотки могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (D).

Четыре наиболее распространенных соединения:

1. Соединение звезда-звезда (Y-Y)
2. Соединение звезда-треугольник (Y-Δ)
3. Соединение «треугольник — треугольник» (Δ-Δ)
4. Соединение «треугольник — звезда» (Δ-Y)

Эти четыре соединения показаны на рисунке ниже. На этом рисунке обмотки слева являются первичными, а справа — вторичными. Также показаны первичные и вторичные напряжения и токи. Напряжение первичной линии составляет В , а ток первичной линии составляет I . Коэффициент фазового превращения K определяется выражением;

K = Напряжение вторичной фазы / Напряжение первичной фазы = N ₂ /N ₁

Некоторые преимущества и недостатки каждого соединения выделены ниже.

Соединение «звезда-звезда» (Y-Y)

При соединении «звезда-звезда» (Y-Y) 57,7% (или 3/1) линейного напряжения подается на каждую обмотку , но в каждой обмотке протекает полный линейный ток.

Цепи питания, питаемые от группы Y-Y, часто создают серьезные помехи в цепях связи в непосредственной близости от них. Из-за этого и других недостатков соединение Y-Y составляет редко используется .

Соединение трансформатора звезда-звезда звезда-звезда

Соединение звезда-звезда для первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора показано на рисунке. Линейное напряжение на каждой стороне трехфазного трансформатора в √3 раза превышает номинальное напряжение однофазного трансформатора.

Основное преимущество соединения «звезда-звезда» заключается в том, что у нас есть доступ к нейтральной клемме с каждой стороны, и при желании ее можно заземлить. Без заземления нейтральных клемм работа по схеме Y/Y удовлетворительна только при сбалансированной трехфазной нагрузке.

Электрическая изоляция подвергается нагрузке примерно до 57,7 % линейного напряжения в трансформаторе, соединенном звездой.

Поскольку большинство трансформаторов рассчитаны на работу на изгибе кривой или выше, такая конструкция приводит к искажению индуцированных ЭДС и токов .

Причина в следующем: хотя токи возбуждения все еще не совпадают по фазе на 120 градусов по отношению друг к другу, их формы сигналов больше не являются синусоидальными. Таким образом, эти токи в сумме не равны нулю. Если нейтраль не заземлена, эти токи вынуждены складываться до нуля. Таким образом, они влияют на форму волны наведенных ЭДС.

Соединение треугольник-треугольник (Δ-Δ)

Соединение треугольник-треугольник (Δ-Δ) часто используется для умеренных напряжений.

Междуфазное напряжение с обеих сторон равно соответствующему фазному напряжению. Поэтому такое расположение полезно, когда напряжения не очень высоки.

Соединение трансформатора треугольник-треугольник

Преимущество этого соединения заключается в том, что даже при несбалансированных нагрузках напряжения трехфазной нагрузки остаются практически одинаковыми.

Недостатком соединения Δ-Δ является отсутствие нулевой клеммы с обеих сторон. Другим недостатком является то, что электрическая изоляция находится под напряжением сети. Следовательно, для обмотки, соединенной треугольником, требуется более дорогая изоляция, чем для обмотки, соединенной звездой, при той же номинальной мощности.

Соединение Δ-Δ можно проанализировать теоретически, преобразовав его в смоделированное соединение Y/Y с помощью преобразований Δ-в-Y.

Еще одно преимущество этого соединения заключается в том, что если один трансформатор поврежден или выведен из эксплуатации, оставшиеся два могут работать в так называемом соединении с открытым треугольником или V-V соединением .

Работая таким образом, батарея по-прежнему выдает трехфазные токи и напряжения с правильным фазовым соотношением, но мощность батареи снижается до 57,7% от того, что было со всеми тремя трансформаторами в эксплуатации.

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ)

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ) очень подходит для понижающих приложений. Ток вторичной обмотки составляет 57,7 % от тока нагрузки.

Трехфазный трансформатор, соединенный по схеме «звезда-треугольник» (сверху — звезда, снизу — треугольник)

На первичной стороне напряжения от линии к нейтрали, тогда как напряжения от линии к линии на вторичной стороне. Следовательно, напряжение и ток в первичной обмотке не совпадают по фазе с напряжением и током во вторичной.

При соединении по схеме звезда-треугольник (Y-Δ) искажение формы волны наведенного напряжения не такое резкое, как в трансформаторе с соединением по схеме звезда-треугольник, когда нейтраль не подключена к земле. Причина в том, что искаженные токи в первичной обмотке вызывают циркулирующий ток во вторичной обмотке, соединенной треугольником. Циркуляционный ток действует больше как ток намагничивания и стремится исправить искажение.

Соединение «треугольник-звезда» (Δ-Y)

Соединение «треугольник-звезда» (Δ-Y) обычно используется для повышения напряжения до высокого. Однако в настоящее время это соединение используется для удовлетворения требований как трехфазных, так и однофазных нагрузок.