Соединение обмоток трансформатора звездой и треугольником: Области применения разных схем соединения обмоток

Содержание

Области применения разных схем соединения обмоток

СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ 10(6)/0,4 КВ

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК

Отсутствие у изготовителей и заказчиков четкого представления о принципиальных отличиях свойств силовых трансформаторов малой мощности с разными схемами соединения обмоток приводит к ошибкам в их применении. Причем неправильный выбор схемы соединения трансформаторных обмоток не только ухудшает технические показатели электроустановок и снижает качество электроэнергии, но и приводит к серьезным авариям.
Об этом напоминают нижегородские проектировщики Алевтина Ивановна Федоровская и Владимир Семенович Фишман, которые в своем материале акцентируют внимание на разнице в реакции трансформаторов на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности.

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК И СВОЙСТВА ТРАНСФОРМАТОРОВ

В соответствии с ГОСТ 11677-85 [1] силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ мощностью от 25 до 250 кВА могут изготавливаться со следующими схемами соединения обмоток:

«звезда/звезда» – Y/Yн;

«треугольник–звезда» – Д/Yн;

«звезда–зигзаг» – Y/Zн.

Принципиальное отличие технических характеристик трансформаторов с различными схемами соединений обмоток заключается в разной реакции на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности. Это прежде всего однофазные сквозные короткие замыкания, а также рабочие режимы с неравномерной загрузкой фаз. 
Как известно, силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ имеют трехстержневой стальной сердечник, на каждом стержне которого располагаются первичная и вторичная обмотки соответствующей фазы – А, В и С. Магнитные потоки трех фаз в симметричных режимах работы циркулируют в стальном сердечнике трансформатора и за его пределы не выходят. 
Что происходит при нарушении симметрии с преобладанием нагрузки одной из фаз на стороне 0,4 кВ? Такие режимы работы исследуются с использованием теории симметричных составляющих [2]. Согласно этой теории любой несимметричный режим работы трехфазной сети представляется в виде геометрической суммы трех симметричных составляющих тока и напряжения: это составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей.


Рассмотрим режим максимальной однофазной несимметрии – режим однофазного короткого замыкания (ОКЗ) на стороне 0,4 кВ трансформатора со схемой соединения обмоток Д/Yн. 
Картина токов симметричных составляющих в обмотках в этом режиме представлена на рис. 1. В неповрежденных фазах на стороне 0,4 кВ геометрическая сумма трех симметричных составляющих тока равна нулю (рабочей нагрузкой фаз пренебрегаем), а в поврежденной фазе эта сумма максимальна и равна току ОКЗ. Его величина определяется известной формулой:

 

где Uл – линейное напряжение;
R1, R0, X1, Х0 – соответственно активные и реактивные сопротивления прямой и нулевой последовательности.

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРЯМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Сопротивления прямой последовательности R1 и X1 трансформаторов с разными схемами соединения обмоток определяются одними и теми же формулами и отличаются незначительно:

Заглянув в каталоги, нетрудно убедиться, что входящие в эти формулы известные величины Ркз и Uк от схем соединения обмоток трансформатора практически не зависят, а следовательно, от них не зависят и сопротивления прямой последовательности.

 
В отличие от этих сопротивлений, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов с разными схемами соединения обмоток отличаются принципиально.

СОПРОТИВЛЕНИЯ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Рассмотрим картину векторов токов и магнитных потоков в трансформаторе со схемой соединения обмоток Д/Yн (рис. 2).
В таких трансформаторах токи прямой, обратной и нулевой последовательностей протекают как в первичной, так и во вторичной обмотках. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке замыкаются внутри нее и в сеть не выходят. Создаваемые токами нулевой последовательности первичных и вторичных обмоток намагничивающие силы (ампер-витки) направлены встречно и почти полностью компенсируют друг друга, что обуславливает небольшую величину реактивных сопротивлений трансформатора. При этом сопротивления прямой и нулевой последовательностей приблизительно равны: R1 = R0; Х1 = Х0.
В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/Zн в аналогичном режиме ОКЗ токи нулевой последовательности протекают лишь по вторичной обмотке трансформатора, однако магнитного потока нулевой последовательности они не создают, что объясняется особенностью схемы Zн – «зигзаг».

 
Эта особенность состоит в том, что на каждом стержне трансформатора расположено по одной вторичной полуобмотке двух разных фаз (рис. 3). В режиме ОКЗ намагничивающие силы, создаваемые токами нулевой последовательности в этих полуобмотках, направлены встречно и друг друга взаимно компенсируют. При этом токи нулевой последовательности в первичной обмотке отсутствуют. В таких трансформаторах сопротивления нулевой последовательности оказываются меньше сопротивлений прямой последовательности: R0 < R1; Х0 < Х1.

Рис. 1. Токи симметричных составляющих в обмотках трансформатора в режиме однофазного короткого замыкания

IA21, IA22, IA20, IB21, IB22, IB20, IC21, IC22, IC20 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей вторичной обмотки;
IA11, IA12, IA10, IB11, IB12, IB10, IC11, IC12, IC10 – токи фаз А, В, С прямой, обратной и нулевой последовательностей первичной обмотки.

Рис. 2. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Д/Yн

Рис. 3. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Zн 

Как следует из формулы (1), это обеспечивает большую величину тока ОКЗ у трансформаторов со схемами Y/Zн по сравнению с трансформаторами со схемами Д/Yн.
Теперь обратимся к трансформаторам со схемой соединения обмоток Y/Yн. Как известно, в обмотках, соединенных в звезду без выведенной нулевой точки, токи нулевой последовательности протекать не могут. Поэтому в режиме ОКЗ токи этой последовательности протекают только во вторичной обмотке трансформатора.
Совпадающие по фазе магнитные потоки нулевой последовательности, создаваемые токами вторичной обмотки, выходят за пределы магнитного сердечника и замыкаются через металлический кожух трансформатора (рис. 4). Это определяет значительно большую величину сопротивлений нулевой последовательности таких трансформаторов: R0 >> R1; X0 >> X1.

Рис. 4. Направления токов и магнитных потоков нулевой последовательности в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Yн

Следует отметить, что в отличие от сопротивлений прямой последовательности трансформаторов, которые можно рассчитать, сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн расчету не поддаются. Их можно определить только экспериментально. Величина этих сопротивлений во многом зависит от конструкции кожуха трансформатора, от величины зазоров между сердечником и кожухом и т.п. 
Схема замера сопротивлений нулевой последовательности приведена в ГОСТ 3484.1-88 [3]. К сожалению, в этом документе указано, что такие замеры предприятия-производители проводят по просьбе заказчиков. Вероятно, в последние годы таких просьб от заказчиков не поступает, а изготовители эти замеры самостоятельно не производят, считая, что в них нет необходимости. В результате проектировщики при выполнении расчетов пользуются старыми справочными данными. Однако использовать устаревшую информацию надо чрезвычайно осторожно, ведь конструкции современных трансформаторов, в частности кожухов, а также материалы, из которых они изготовлены, существенно изменились.

Кроме того, имеющиеся на сегодня данные по сопротивлениям нулевой последовательности трансформаторов крайне скудны и противоречивы. Так, согласно замерам Минского трансформаторного завода, выполненным много лет назад, реактивные сопротивления нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн превышают сопротивления прямой последовательности в среднем в 10 раз. В то же время в ГОСТ 3484.1-88 имеется фраза о том, что эти сопротивления могут отличаться на два порядка. И этим сегодня противоречия не исчерпываются[4].

ПОЧЕМУ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ РЕАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Реальные значения сопротивлений нулевой последовательности знать необходимо, поскольку они определяют величину тока ОКЗ. Чем больше эти сопротивления, тем меньше ток ОКЗ, соответственно труднее осуществить защиту трансформатора. 
В нормальных режимах работы большие сопротивления нулевой последовательности при неравномерной загрузке фаз трансформатора на стороне 0,4 кВ приводят к ухудшению качества электроэнергии у потребителя. 

Так, если принять R1 = R0, X1 = X0, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток Д/Yн, то получим:

Таким образом, при этих условиях ток ОКЗ на выводах 0,4 кВ трансформатора будет равен току трехфазного КЗ.
Однако, если R0>>R1 и X0>>X1, что характерно для трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн, то величина тока ОКЗ оказывается значительно меньше тока трехфазного КЗ, то есть Iокз << I3фкз. Какие при этом могут возникнуть трудности с защитой, особенно если она выполнена со стороны обмотки ВН предохранителями 6(10) кВ, можно показать на конкретном примере. 
На рис. 5 изображена схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ питания собственных нужд (ТСН) ПС 110/35/6 кВ. На ПС с переменным оперативным током такие трансформаторы устанавливаются на ОРУ и подключаются к воздушному вводу, идущему от силового трансформатора к вводной ячейке ЗРУ-6(10) кВ. Защита трансформатора, включая кабель 0,4 кВ до щита 0,4 кВ, выполняется предохранителями 6 кВ. Токи КЗ в конце защищаемой предохранителями зоны – при вводе на щит 0,4 кВ приведены в табл. 1. Как из нее видно, минимальное значение тока КЗ через предохранители 6 кВ имеет место при однофазном замыкании на стороне 0,4 кВ.

Таблица 1. Токи короткого замыкания в конце защищаемой предохранителями зоны за трансформатором 100 кВА, 6/0,4 кВ, Д/Yн при вводе на щит 0,4 кВ

Рис. 5. Схема подключения трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ для питания собственных нужд ПС 110/35/6 кВ

Согласно существующим рекомендациям по условиям отстройки от броска тока намагничивания трансформатора мощностью 100 кВА номинальный ток предохранителей принимается равным Iн. пр = (2 ÷ 3) Iн.тр. В данном случае Iн.пр  2 ·10 А  20. Принимаем Iн.пр = 20 А.

Минимальный отключаемый ток предохранителем типа ПКТ-6 кВ, 20 А согласно каталожным данным составляет Iмин.откл.пр = 240 А, что значительно больше токов КЗ, приведенных в табл. 1.
Таким образом, защита предохранителями типа ПКТ 6 кВ оказывается нечувствительной. Более того, при протекании тока КЗ ниже минимально отключаемого, предохранитель не только не защищает оборудование, но и разрушается сам, вызывая аварию. 

В качестве защитного аппарата можно рассмотреть возможность использования предохранителей зарубежных фирм, например марки Merlin Gerin. Номинальный ток предохранителя специалисты компании рекомендуют выбирать из условия Iпр. 0,1с  12 Iном.тр.Пользуясь времятоковой зависимостью, приведенной в [5], определяем, что этому условию удовлетворяет предохранитель Fusarc c номинальным током 20 А, минимальный ток отключения которого равен 55 А. Казалось бы, этот предохранитель надежно защищает электрооборудование, т. к. минимально отключаемый им ток меньше минимального тока КЗ: 62 А  55 А. Однако время отключения данным предохранителем тока КЗ, равного 62 А, составляет 7 с. При таком длительном времени необходимо учитывать эффект спада тока, вызванный увеличением активного сопротивления кабеля вследствие его нагрева [6]. В результате спада тока его значение приближается к минимальному току отключения предохранителя –55 А, что делает защиту ненадежной.
Улучшить надежность защиты можно путем применения силового трансформатора 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Zн. В этом случае минимальный ток короткого замыкания через предохранители увеличивается до 80 А, а время его отключения предохранителем сокращается до 0,6 с и защита становится достаточно надежной.
Если же в рассмотренном примере будет применен трансформатор со схемой соединения обмоток Y/Yн, то минимальный ток КЗ через предохранители составит лишь 22 А. Очевидно, что защитить электрооборудование предохранителями 6 кВ при таком токе невозможно. Недостатки трансформаторов со схемой соединения обмоток Y/Yн проявляются и в нормальных режимах работы при неравномерной загрузке фаз. Потери напряжения в более загруженной фазе могут резко возрасти по сравнению с менее за-груженными фазами, особенно при большой загрузке трансформатора и низком cos f нагрузки.
Однако означает ли всё вышесказанное, что трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн не должны изготавливаться вообще? Представляется, что это не так. Не всегда большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора является недостатком. Например, при применении трансформаторов более 1000 кВА может возникнуть проблема устойчивости однофазной коммутационной аппаратуры 0,4 кВ к току ОКЗ. В этом случае большая величина сопротивления нулевой последовательности трансформатора со схемой Y/Yн поможет решить эту проблему.
Что же касается защиты таких трансформаторов, то она решается с помощью релейной защиты и выключателя 6(10) кВ, а с низкой стороны – с помощью вводного автомата.

ВЫВОДЫ

Для трансформаторов малой мощности (от 25 до 250 кВА), защищаемых предохранителями со стороны ВН, безусловное преимущество имеет схема соединения обмоток Y/Zн. Несколько меньший эффект дает схема Д/Yн. Схему Y/Yн для таких трансформаторов применять не следует.
Схема соединения обмоток трансформаторов Y/Yн может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного КЗ с целью повышения устойчивости коммутационной аппаратуры.
Предприятиям-изготовителям силовых трансформаторов следует в обязательном порядке производить замеры их сопротивлений нулевой последовательности.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.
2. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. – М.: Госэнергоиздат, 1952. – 280 с.
3. ГОСТ 3484.1-88 (СТ СЭВ 1070-78). Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний.
4. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М.Л. и др. – М.: Энергия, 1975. – 696 с.
5. Каталог на предохранители Fusarc Merlin Gerin (стандарт DIN).
6. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

По данным: http://www.news.elteh.ru/arh/2006/41/09.php

Типы соединения трансформаторов. Схемы соединения обмоток трансформатора Звезда Треугольник Зигзаг. Что это такое

Соединение обмоток электродвигателя играет важнейшую роль в его правильном функционировании. Подключая **Силовой трансформатор** к системе его запуска, необходимо, в первую очередь, уметь правильно соединить все его обмотки.

Соединение обмоток электродвигателя играет важнейшую роль в его правильном функционировании. Подключая **Силовой трансформатор** к системе его запуска, необходимо, в первую очередь, уметь правильно соединить все его обмотки. Дело в следующем: каждый асинхронный двигатель имеет своё индивидуальное номинальное напряжение питания. Исходя из этого выбирается и соответствующая обмотка, которая является индивидуальной к каждому двигателю.

Основные виды обмоток

Существует довольно большое количество видов обмоток. **Схема соединений распределительного трансформатора** однофазного вида предполагает применение таких видов:

1) треугольник (Δ-соединение) - три фазные обмотки соединяются последовательно в кольцо или треугольник;

2) звезда (Y-соединение) - это соединение в виде звезды, которая соединяет все три обмотки их концами с одной стороны в одной нейтральной точке, называемой звездой;

3) зигзаг - (Z-соединение) - это соединение зигзагом.

Среди многих других факторов, на выбор соединений влияет мощность, которой обладает **Распределительный трансформатор**. Например, для наиболее высоких напряжений часто выбирается Y-соединение. Он лучше всего защищает прибор от перенапряжения, а также напрямую заземляет его. При соединении треугольником и звездой чаще всего комбинируют оба соединения, каждое из которых присутствует на трансформаторе по его разным сторонам.

Особенно это актуально в случаях, когда одну сторону планируют для зарядки. Обычно эту сторону и обматывают звездой. А треугольник в таких случаях даёт баланс между ампером и витком для оптимального уровня полного сопротивления нулевой последовательности. Обмотка треугольником не пропускает ток в сердечник.

Выбор обмоток с учётом напряжения оборудования

Все асинхронные электродвигатели обладают своим номинальным напряжением питания. Поэтому соединения **Звезда**, **Треугольник**, или же их комбинации **Звезда - Звезда**, **Звезда - Треугольник** - выполняют не только соединительную функцию, но определяют напряжение питания.

Известно, что напряжение обмоток, которые соединяются в звезду, в три раза больше, чем напряжение обмоток, которые соединяют в треугольник. Следовательно, применять каждый вид нужно только там, где это оптимально. Тогда правильные соединения обмоток смогут гарантировать правильную работу двигателя в течение многих лет, препятствовать его перегреву, изнашиванию.

Например, если электродвигатель нужно подключить в сеть с напряжением 380 В, с его номиналомUном = 220/380 В все обмотки соединяются в звезду. Если номинал двигателя Uном равняется 380/660 В, то обмотки заключаются в треугольник.

Выведение обмоток и их маркировка

Надо отметить, что **Группа соединений силового трансформатора** типов Δ и Y - это важнейшая составляющая не только работы всего двигателя. Важнейшую роль здесь играет и обеспечение оптимального взаимодействия трансформатора с другим оборудованием. Правильное выведение свободных обмоток - залог такого успешного "сотрудничества". Выводы обмоток выводятся на клеммник в таком виде, чтобы соединение схемы было предельно простым. Соединение концов в звезду, предполагает, что при этом перемычки устанавливаются по горизонтали в один ряд, их соединяют три клеммы. Соединяя обмотки в треугольник, следует перемычки устанавливать вертикально, соединяя три пары контактов.

Неопытные мастера могут столкнуться с проблемой маркировки обмоток. Она обязательна, так как при выводе концы могут перепутаться. Особенно это актуально при схемах **Звезда** и **Треугольник**. Например, при обмотке стартора делается 3 обмотки, каждая имеет 2 вывода, всего 6.

Сначала нужно определить при помощи омметра выводы для каждой катушки. Ставим обозначения: для первой катушки это С1-С4, для второй С2-С5, для третьей С3-С6. Так, С1, С2, С3 - это начала катушек, всё остальное - концы. Далее соединяем концы второй и третьей катушек с их началами, подводим переменный ток 220 В.

Измеряем наличие напряжения в 3-й катушке. Если его нет, катушки соединены встречно, а значит, С1-С4, С2-С5 подписаны верно. Если напряжение обнаружено, меняем маркировку 1-й или 2-й катушки. Проверяем, если третья обмотка обесточена, 1 и 2 являются правильными. Маркировка 3 катушки определяется так: конец С6 соединяем с любым другим - С4, С5. Если на не подключенной обмотке есть напряжение, меняем надпись на 3-й обмотке. Если напряжения нет, то всё правильно.

Для того, чтобы правильно сделать соединение обмоток, необходимо как можно тщательнее изучить все нюансы по данной тематике. На самом деле, в этом нет ничего сложного. Если же вы испытываете трудности в том, чтобы со всем этим самостоятельно разобраться, лучше доверить такую работу опытным специалистам, ведь с электричеством не шутят.

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.

Электромашины > Трансформаторы

Группы соединений обмоток трансформаторов.

Между первичной и вторичной э. д. с. трансформатора, включенного под напряжение, может быть угол сдвига, который в общем случае зависит от схемы соединения и направления намотки обмоток, а также от обозначения (маркировки) зажимов.
Число сочетаний схем соединений У и Д может быть не более четырех: У/У, У/Д, Д/Д и Д/У, но, принимая во внимание возможность намотки обмоток на магнитопроводе в разных направлениях, случайное и преднамеренное изменение маркировки зажимов, а также соединение фазных обмоток в треугольник в ином чередовании, число схем включений трансформатора значительно возрастает. Приведем примеры. У каждой обмотки есть начало и конец. И хотя эти понятия условны, они имеют прямое отношение к действующей в обмотке э. д. с. Если у одной из обмоток поменять обозначения начала и конца (рис. 1), то, принимая ориентацию э. д. с. по отношению к новому началу прежней (от х к а), необходимо считать вектор э. д. с. повернутым на 180°. К такому же результату приводит и изменение направления намотки обмоток. В обмотках с односторонней намоткой (витки обеих обмоток идут от начал в правую или левую сторону) э. д. с. совпадают по направлению, при разносторонней намотке - сдвинуты на 180°.


Рис. 1. Изменение на 180° фазы наведенной э. д. с. при перемене обозначений зажимов. а - фазы э.д.с. Е А и Еа совпадают; б - э.д.с, Е А и Еа находятся в противофазе.

На рис. 2, а показано соединение фазных обмоток треугольником в стандартном порядке: а - у; b - z: с - х. Если обмотки соединить в порядке а - z: с - у; Ь - х (рис. 2,6), то векторы линейных э. д. с. НН смещаются по отношению друг к другу на 60° (рис. 2, в).
Чтобы упорядочить все многообразие схем соединений обмоток трансформаторов, введено понятие о группе соединений, характеризующее угловое смещение векторов линейных э. д. с. вторичных обмоток относительно одноименных векторов линейных э. д. с. обмотки ВН, независимо от того, является ли трансформатор понижающим или повышающим. Группа соединений обозначается числом, которое при умножении на 30° дает угол отставания вектора э. д. с. вторичной обмотки. Если, например, схема и группа соединений трансформатора обозначена У/Д-11, то смещение векторов линейных э. д.с. равно 330°.


Рис. 2. Два варианта схем соединения фазных обмоток НН треугольником.

В ГОСТ предусмотрены две группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов: 0 и 11. Практически могут встретиться 12 групп и, кроме того, такие соединения, которые вообще
не могут быть отнесены к какой-либо определенной группе. Заметим, что нестандартные группы могут быть получены ошибочно при монтаже и ремонте оборудования без вскрытия трансформатора и пересоединения его обмоток. Для этого достаточно, например, перекрасить шины фаз или перемаркировать обозначения выводов. Типичными являются следующие случаи. При перемещении
обозначений выводов фаз (циклическая перемаркировка фаз), когда по кругу меняются местами надписи на выводах трех фаз на стороне ВН или НН (рис. 3), группа соединений каждый раз изменяется на 4 или 8 угловых единиц. Так, при подсоединении трансформатора зажим фазы b может ошибочно оказаться подсоединенным к сборной шине фазы а, зажим фазы с - к шине фазы b и т. д. Такое подсоединение равносильно перемаркировке фаз и влечет за собой изменение исходной группы трансформатора на 4 единицы. Действительно, построение и совмещение векторных диаграмм (рис. 4) показывает что векторы повернуты на 120°, или на 4 единицы.

Рис. 3. Циклическая перемаркировка фаз обмотки в стандартной схеме У/У-О.


Рис.4. Циклическая перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки.
Обозначение фаз НН, соответствующее группе У/У-0 показано в скобках.

Перестановка обозначений двух фаз на стороне ВН и одновременно НН (двойная перемаркировка) у трансформатора, имеющего нечетную группу соединений, вызывает угловое смещение векторов э.д. с. вторичной обмотки относительно их первоначального положения на 60 или 300°. Величина угла зависит от того, какие две фазы на стороне ВН, а также на стороне НН перемещаются - одноименные или разноименные. На рис. 5 показано, что достаточно поменять местами соединительные шины двух фаз А и С на стороне ВН и тех же фаз на стороне НН, как группа 11 перейдет в группу 1, а при перемене мест фаз А и С и одновременно b и c группа 11 превращается в 9.


Рис. 5. Двойная перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки на стороне ВН и НН.
а - исходная группа У/Д-11; б - перемаркировка одноименных фаз А и С; а и с; в - перемаркировка разноименных фаз А и С; b и с.

Наиболее вероятен в эксплуатационной практике случай перекрещивания шин только двух фаз на какой-нибудь одной стороне (ВН или НН), например фаз b и с. При этом изменяется порядок чередования фаз. Вместо а - 6 - с порядок чередования будет а - с - b (рис. 6 ), и углы сдвига фаз одноименных э.д.с. обмоток ВН и НН будут неодинаковы: j Аа = 0°; j Bb = 120°; j Сс = 240°. Это обстоятельство не позволяет отнести трансформатор к определенной группе соединений.


Рис. 6. Ошибочное обозначение выводов двух фаз.

Одним из основных условий параллельной работы трансформаторов является тождественность групп соединений их обмоток, что устанавливается по паспортным данным или специальными измерениями. Но даже при одинаковых группах перед первым включением в работу (после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток, отсоединением кабелей и пр. ) трансформатор фазируют с сетью, так как на зажимах включающего аппарата (выключателя, отделителя, рубильника) может появиться сдвиг фаз в результате неправильного присоединения токоведущих частей к аппаратам и выводам трансформатора, о чем было сказано выше. Здесь следует особо подчеркнуть, что цель фазировки заключается не в определении группы, к которой принадлежит включаемый трансформатор, а в проверке согласованности соединяемых фаз всех элементов трехфазной цепи как со стороны высшего, так и низшего напряжений .

  • Параметры, которые важно учитывать при выборе схемы
  • Простейшие виды обмоток
  • Основные 5 схем обмоток для трехфазного трансформатора
  • Полезные советы для групповых схем

На сегодняшний день самыми распространенными и хорошими принято считать трехфазные трансформаторы. Каждая из трех сторон должна иметь соответствующую обмотку. Каждая выбранная обмотка обязательно должна быть соединена по определенной схеме, которая оптимально подходит.

Есть много типов соединения всех . Три простейшие схемы должны использоваться комплексно, чтобы обеспечить нормальную работу установки. Но для определения конкретного вида нужно принять во внимание и некоторые советы и параметры.

Параметры, которые важно учитывать при выборе схемы

Как правило, очень сложно самостоятельно определиться с тем, какую именно схему обмотки для трансформаторной установки выбрать. И даже если вы будете привлекать для такого дела специалистов, важно знать основные параметры, которые необходимо учитывать во время выбора. К ним относятся:

  1. Мощность трансформатора. Важно учесть не только общую мощность, но и ее меняющиеся значения на отдельных участках. Ведь современные трансформаторные установки отличаются своими значениями по мощности в разных фазах.
  2. Схема питания. Прибор может питаться как от сети, так и от преобразователя. При этом даже сетевое питание может быть от трех или четырех проводов.
  3. Учет экономии. Как правило, во время выбора схем именно экономичность использования материалов для обмоток играет одну из важнейших ролей. Чем меньше материалов нужно для схемы, тем выгоднее будет обмотка.
  4. Уровень напряжения аналогично мощности принимается во внимание как в общем виде, так и по показателям на отдельных участках.
  5. Симметрия или асимметрия нагрузки. Она полностью зависит от симметричной или асимметричной схемы напряжения. Соответственно, достигается определенное значение по симметрии.

Вернуться к оглавлению

Простейшие виды обмоток

Есть три основных варианта обмоток для трансформатора. Это соединение звездой, зигзагом и треугольником. Каждая характеризуется определенными параметрами, которые выполняют свои функции. Поэтому чрезвычайно важно подобрать тип соединения правильно. Чтобы понимать, о чем идет речь, рассмотрим все три варианта более подробно.

Соединение обмоток треугольником (D, d) делается в виде кольца, где все три фазы соединены последовательно. Оно является самым распространенным и востребованным на сегодняшний день. Соединение дает возможность циркулировать свободно току внутри кольца. Это так называемая третья гармоника. Если хотя бы на одной части трансформатора не будет обеспечен такой треугольник (или кольцо), то ток внутри свободно перемещаться не сможет, что очень сильно исказит напряжение.

Соединение обмоток звездой (Y, y) представляет собой наличие в единственной нейтральной точке всех концов обмотки. В итоге получается фигура, похожая на звезду, в середине которой всегда будет сохраняться нейтралитет. Оно позволяет максимально защитить прибор от перенапряжения. Также можно будет всегда создать необходимое по параметрам заземление.

Соединение обмоток трансформатора зигзагом (Z, z) в обязательном порядке должно иметь два отвода, в которых будут циркулировать токи нулевой последовательности.

Рисунок 1. Схема соединения обмоток для трансформаторных установок вида Yd.

Так будет происходить хорошая балансировка токов и напряжений в трансформаторе. При этом сопротивление будет полностью зависеть от магнитного рассеивания между отводами зигзагом.

Итак, можно сделать вывод, что для стандартного трехфазного трансформатора могут быть комплексно использованы все три схемы. При этом для стороны с наибольшим напряжением предпочтительно выбрать соединение звездой, а остальные стороны сделать зигзагообразной и треугольной обмотками.

Вернуться к оглавлению

Основные 5 схем обмоток для трехфазного трансформатора

Но ни один трансформатор не может содержать исключительно определенный вид обмотки. Поэтому для трехфазных типов трансформаторов применяются конкретные групповые схемы. Есть всего 5 самых распространенных схем. Они идентифицируются латинскими буквами, которые обозначают вид обмотки (описаны выше), и цифрами, обозначающими сдвиги по фазе. Дополнительно могут вводиться латинские буквы N и n, которые обозначают вывод нейтрального зажима для первичной и вторичной обмоток соответственно на клеммные части.

Соединение обмоток для трансформаторных установок вида Yd, например, как на рис. 1, используется для повышающих трехфазных установок. Если первичная и вторичная обмотки будут соединены посредством треугольника, то гармоника всех токов будет течь по замкнутой цепочке, а магнитный поток будет почти полностью отсутствующим, что очень выгодно. Можно сделать первичную обмотку методом звезды. Но ее нейтральная часть обязательно должна быть надежно заземлена дросселем. Это тоже считается очень удобным.

Рисунок 2. Схема соединения обмоток типа Dy.

Схема типа Dy применяется в основном для понижающих типов трансформаторов, имеющих большую мощность. Пример такой схемы показан на фото (рис. 2). Это очень хорошо, особенно в условиях асимметричных нагрузок, так как нейтральная часть будет позволять использование одновременно и фазного, и линейного типов напряжения за счет хорошего своего заземления. Оптимально использовать эту схему обмотки для трансформаторов, которые работают от сети с низким напряжением.

Соединение обмоток силовых трансформаторов по типу Dz и Yz применяется для понижающих типов установок, основная мощность которых совсем низкая. Здесь обычно в качестве основного используется соединение посредством зигзага, а его нейтральная точка выводится на клеммную колодку для использования напряжений через фазы. Но часто вместо зигзага используют форму звезды. Это делается только по той причине, что звезда подразумевает меньшее количество используемой меди для обмотки, что дает возможность экономить.

Эти два вида хорошо использовать, когда в одной части трансформатора необходимо распределить напряжения симметрично. Во всех остальных случаях их использовать не рекомендуется, так как может просто снизиться уровень работы прибора.

Еще одной самой распространенной схемой для трехфазного трансформатора принято считать схему по типу Yy. Ее пример показан на рис. 3. Она подразумевает использование исключительно обмотки по типу звезды. Она не самая удобная, однако успешно используется для трансформаторов, имеющих не очень большую номинальную мощность. Приходится сталкиваться с необходимостью компенсировать влияние высших гармоник тока.

Для нейтрализации целесообразно дополнительно вводить компенсационную обмотку по типу треугольника. Это особенно важно, если в трансформаторе кроме треугольника применяется еще звезда, дающая нейтральную точку.

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:

n ф = U фвнх / U фннх,

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

n л = U лвнх / U лннх.

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/∆),

n л = n ф /√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).

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 180 о. Соответственно, на 180 о изменится и фаза напряжения U2.

Иными словами, в однофазном трансформаторе возможны соответствующие углам сдвига 0 о и 180 о 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 0 о соответствует «двенадцати», сдвиг в 180 о – «шести» (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.

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 180 о. Номер группы при этом станет 6, а схема называется Y/Y-6.

Если сделать круговую, по сравнению с рис. 4, перемаркировку зажимов (а→b , b→c, с→a), то фазы ЭДС вторичных обмоток сдвинутся на 120 о, 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 30 о 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.

СХЕМЫ И ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

 

  • Δ-соединение, так называемое соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо (или треугольник)
  • Y-соединение, так называемой соединение звездой, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой
  • Z-соединение, так называемое соединение зигзагом

 

Естественным выбором для самых высоких напряжений является Y-соединение. В целях защиты от перенапряжения или для прямого заземления имеется нейтральный проходной изолятор.

 

Соединение треугольником используется на одной стороне трансформатора, другая сторона должна быть соединена звездой, особенно в случаях, если нейтраль соединения звездой планируется для зарядки. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой последовательности и каждой фазы соединения звездой, это даёт оптимальный  уровень полного сопротивления нулевой последовательности. Без соединения треугольником обмотки ток нулевой последовательности привёл бы к образованию поля токов нулевой последовательности в сердечнике. Если сердечник имеет три стержня, данное поле проникнет сквозь стенки бака и приведёт к выделению тепла. При наличии пяти стержней сердечника или в случае с броневым сердечником, данное поле проникнет между раскрученными боковыми стержнями и полное сопротивление нулевой последовательности повысится. Вследствие этого ток, в случае пробоя на землю может стать настолько слабым, что защитное реле не сработает.

 

Соединение обмотки треугольником позволяет циркулировать третьей гармонике тока внутри треугольника, образованного тремя последовательно соединёнными фазными обмотками. Третья гармоника тока во всех трёх фазах имеет одинаковое направление. Эти токи не могут циркулировать в обмотке, соединённой звездой, с изолированной нейтралью.

 

В  случаях, если у сердечника 5 стержней, или он исполнен в броневом варианте недостаток троичных синусоидальных токов в намагничивающем токе может привести к значительным искажениям наведённого напряжения. Обмотка трансформатора соединённая треугольником устранит это нарушение, так как обмотка с данным соединением обеспечит затухание гармонических токов.

 

Так же в трансформаторах предусмотрено наличие третичной Δ-соединённой обмотки, которая применяется не для зарядки, а для предотвращения искажения напряжения и понижения полного сопротивления нулевой последовательности. Такие обмотки называются компенсационными. Распределительные трансформаторы, которые предназначены для зарядки, между фазой и нейтралью на стороне первого контура, снабжены соединённой треугольником обмоткой. Однако ток в таком соединении может быть очень слабым для достижения минимума номинальной мощности. В подобных случаях высоковольтная обмотка может быть соединена звездой, а вторичная обмотка — зигзагообразно. Токи нулевой последовательности, циркулирующие в двух отводах зигзагообразно соединённой обмотки будут балансировать друг друга, полное сопротивление нулевой последовательности вторичной стороны определяется полем рассеяния магнитного поля между двумя разветвлениями обмоток.

 

При использовании соединения пары обмоток различными способами, есть возможность достигнуть различных степеней напряжения смещения между сторонами трансформатора.

 

  • Большие буквы Y - звезда; D – треугольник – для первичной обмотки;
  • маленькие буквы y - звезда; d – треугольник; z – зигзаг – для вторичного напряжения;
  • буква N - означает вывод нейтрального зажима первичной обмотки на клеммную колодку;
  • буква n - означает вывод нейтрального зажима вторичной обмотки на клеммную колодку;

 

 

Схемы соединения треугольник - obaecohhu.

hkotek.com

Схемы соединения треугольник

Особенности схемы соединения в треугольник. Описание и применение на практике подключения резисторов в виде звезды. Использование способов объединения в промышленном производстве. Схема соединения "Треугольник" Дата публикации: 17 июля 2013. Категория: Электротехника. Соединение в треугольник трехфазного генератора или вторичной обмотки трансформатора. Соединение фаз источников и приемников электрической энергии в треугольник и звезду Для уменьшения количества проводов, необходимых для соединения нагрузки. Соединение звездой и треугольником - описание и преимущество соединений, также тип звезда-треугольник и блиц-советы. Выводы обмоток статора трехфазного электродвигателя, обозначение выводов, схемы соединения обмоток электродвигателя: треугольник, звезда, определение выводов. Когда применяется схема «звезда и треугольник», надо обязательно выполнять задержку времени включения соединения (Δ), пока не отключится соединение (y), специалистами отдается предпочтение трем методам. 1.6.2 Схема соединения обмоток тн в неполный треугольник. Схема выполняется двумя однофазными ТН, которые включаются на два междуфазных напряжения (рисунок 1.13). При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока «треугольником» (рис. 211, а) конец первой фазы АВ соединяется с началом второй фазы ВС, конец второй фазы. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 Следующая Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду. Схема треугольника. При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, схема соединения изменяется на «треугольник». Разница очевидна. Но какую цель преследуют эти виды соединения, почему звезда треугольник применяются в разных электрических установках, в чем эффективность той и другой. Соединение звездой и треугольником обмоток. Сегодня я расскажу про соединение звездой и треугольником обмоток асинхронных двигателей на реальных примерах. Обмотки трансформаторов имеют обычно схемы соединения: звезда y, звезда с выведенной нейтралью y и треугольник. Рис. 7. Схемы соединений y/y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме "звезда-треугольник" номера групп получаются нечетными. Особенности схем подключения асинхронного электродвигателя звезда и треугольник, а также их сочетания. Преимущества и недостатки каждого метода. Рекомендации. На рисунке 1 представлены две схемы соединения обмоток двигателя. Схема Принцип соединения «треугольник» заключается в последовательном соединении конца. Неправильный выбор схемы соединения обмоток электродвигателя может привести к что вместо предназначенной для данного напряжения сети схемы "треугольник". «треугольник-звезда» Схема соединения обмоток трансформаторов d/yн-11 может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при. Соединение в треугольник представляет собой схему, В схеме соединения треугольник конец одной обмотки монтируется с началом следующей обмотки. Почему применяют соединение звездой или треугольником. Основные различия между схемами. Комбинированная методика. Схема треугольником. Спасибо за статью! Вопрос: а если два трансформатора разных групп соединения обмоток, допустим треугольник-звезда-11 и звезда-звезда-0, запитывают на стороне Переключение звезда треугольник можно применять электромотора в режиме звезды с последующим переключением на соединение обмоток Классическая схема. Работа по теме: ЭТ. Глава: 3. Соединение в треугольник. Схема, определения. ВУЗ: КГМУ. Подключение двигателя звезда-треугольник. 2017-03-25 Схемы 5 комментариев. Хотя в наше время в промышленность уже прочно вошли софтстартеры и частотные. Что такое группы соединения у трансформатора? Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Схемы соединения обмоток трансформатора: параметры выбора. Простейшие виды обмоток и 5 основных схем. зигзагом и треугольником. Обмотки силовых трансформаторов имеют две основные схемы соединения - треугольник и звезда. Реже встречается зигзаг. Опишем схемы подключения и особенности. Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую. На сегодняшний день асинхронные электродвигатели большой мощности отличаются надежностью работы и высокой производительностью, удобством эксплуатации. В высокомощных сетях различают два основных типа соединения электродвигателя звездой и треугольником. в некоторых случаях применяют Эта схема. Есть необходимость разобраться в вопросе, как производится подключение звезда и треугольник - в чем разница? Эти схемы подключения сильно отличаются друг. Треугольник Независимо от схемы соединения обмоток очень важно при подключении не перепутать их начала и концы при неправильном подключении двигатель. Счётчики для однофазных и трёхфазных сетей рассчитаны на номинальные токи до 100 А. Использование приборов с большими возможностями затруднено по причине. Соединение в треугольник трехфазного генератора или вторичной обмотки трансформатора. Соединим конец x обмотки ax с началом b обмотки by, конец y обмотки Особенности схемы соединения в треугольник. Описание и применение на практике подключения резисторов в виде звезды. Использование способов объединения. Соединение звездой и треугольником - описание и преимущество соединений, также тип звезда-треугольник и блиц-советы. При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока треугольником (рис. 211, а) конец первой фазы АВ соединяется с началом второй фазы ВС, конец второй фазы. Соединение фаз источников и приемников электрической энергии в треугольник и звезду Для уменьшения количества проводов, необходимых для соединения нагрузки. Выводы обмоток статора трехфазного электродвигателя, обозначение выводов, схемы соединения обмоток электродвигателя: треугольник, звезда, определение выводов. Схема треугольника. При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, схема соединения изменяется на треугольник. Соединение звездой и треугольником обмоток. Сегодня я расскажу про соединение звездой и треугольником обмоток асинхронных двигателей на реальных примерах. Оптимальный выбор подключения электродвигателя. Преобразование звезды в треугольник в асинхронном электродвигателе, а также способность к ремонту обмоток. Рис. 7. Схемы соединений y/y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме звезда-треугольник номера групп получаются нечетными. Работа по теме: Перв. измерит. преобразователи(издание). Глава: 1.6.2 Схема соединения обмоток тн в неполный треугольник. ВУЗ: СНУЯЭиП. Особенности схем подключения асинхронного электродвигателя звезда и треугольник, а также их сочетания. Преимущества и недостатки каждого метода. Рекомендации. На рисунке 1 представлены две схемы соединения обмоток двигателя. Схема Принцип соединения треугольник заключается в последовательном соединении конца. Неправильный выбор схемы соединения обмоток электродвигателя может привести к что вместо предназначенной для данного напряжения сети схемы треугольник. треугольник-звезда Схема соединения обмоток трансформаторов d/yн-11 может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при. Соединение в треугольник представляет собой схему, В схеме соединения треугольник конец одной обмотки монтируется с началом следующей обмотки. Почему применяют соединение звездой или треугольником. Основные различия между схемами. Комбинированная методика. Схема треугольником. Спасибо за статью! Вопрос: а если два трансформатора разных групп соединения обмоток, допустим треугольник-звезда-11 и звезда-звезда-0, запитывают на стороне Переключение звезда треугольник можно применять электромотора в режиме звезды с последующим переключением на соединение обмоток Классическая схема. Работа по теме: ЭТ. Глава: 3. Соединение в треугольник. Схема, определения. ВУЗ: КГМУ. Подключение двигателя звезда-треугольник. 2017-03-25 Схемы 5 комментариев. Хотя в наше время в промышленность уже прочно вошли софтстартеры и частотные. Что такое группы соединения у трансформатора? Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Схемы соединения обмоток трансформатора: параметры выбора. Простейшие виды обмоток и 5 основных схем. зигзагом и треугольником. Обмотки силовых трансформаторов имеют две основные схемы соединения - треугольник и звезда. Реже встречается зигзаг. Опишем схемы подключения и особенности. В высокомощных сетях различают два основных типа соединения электродвигателя звездой и треугольником. в некоторых случаях применяют Эта схема. Есть необходимость разобраться в вопросе, как производится подключение звезда и треугольник - в чем разница? Эти схемы подключения сильно отличаются друг. Треугольник Независимо от схемы соединения обмоток очень важно при подключении не перепутать их начала и концы при неправильном подключении двигатель. Описание. Каждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса. Расчет цепи переменного тока с последовательным соединением элементов 6.4.1. Вопросы для. Задача 7. Определить токи ветвей схемы методом эквивалентных преобразований (рис. 7, а), если. Мы получили много писем от читателей после очень простой статьи о регуляторе оборотов. Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания. В основном все неисправности электродвигателей происходят через износ деталей и стирание. Из этого следует рекомендация, как приспособить трехфазный двигатель в однофазную сеть 220В. Блок совместной защиты с устройством защиты изолирующих фланцевых соединений. Вы узнаете как работает и подключается электродвигатель постоянного тока, как изменить. 4 1. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СТАНДАРТОВ ЕСКД И СПДС, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЧЕРТЕЖЕЙ.

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов



Обмотки трансформаторов имеют обычно схемы соединения: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Yn. и треугольник Δ.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток (E1 и Е2) принято выражать условно группой соединений.

В трехфазном трансформаторе применением разных способов соединений обмоток можно образовать двенадцать различных групп соединений, причем при схемах соединения обмоток звезда-звезда мы можем получить любую четную группу (2, 4, 6, 8, 10, 0), а при схеме звезда - треугольник или треугольник-звезда любую нечетную группу (1, 3, 5, 7, 9, 11).

Группы соединений указываются справа от знаков схем соединения обмоток. Трансформаторы по рис.1 имеют схемы и группы соединения обмоток: Y/Δ-11; Yn / Yn /Δ-0-11; Y/Δ/Δ-11-11.

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутреннюю изоляцию из расчета фазной ЭДС, т.е. в √3 раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный ток I/√3. Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создается замкнутый контур для токов высших гармоник, кратный трем, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Сверхмощные генераторы конструктивно выполняются с двумя трехфазными обмотками статора, ЭДС которых сдвинуты на 30°. Для работы в блоке с такими генераторами изготовляются мощные однофазные трансформаторы с двумя обмотками низшего напряжения и двумя обмотками высшего напряжения. В трехфазной группе для компенсации сдвига ЭДС обмоток статора генератора одна обмотка низшего напряжения соединяется по схеме Δ, а другая - по схеме Y.

Рис.1. Соединение обмоток и векторные диаграммы
напряжений однофазных трансформаторов для
присоединения к шестифазному генератору

На рис.1 показано соединение обмоток группы однофазных трансформаторов ОРЦ-533000/500, предназначенных для энергоблока 1200 МВт. Каждая фаза трансформатора выполнена на двухстержневом магнитопроводе. Соединение обмоток, расположенных на первом стержне, образует схему Δ/Yn-11, а на втором Y/Yn-0 (или 12).

Соединение обмоток в звезду с выведенной нулевой точкой применяется в том случае, когда нейтраль обмотки должна быть заземлена. Эффективное заземление нейтрали обмоток ВН обязательно в трансформаторах 330 кВ и выше и во всех автотрансформаторах. Системы 110, 150 и 220 кВ также работают с эффективно-заземленной нейтралью, однако для уменьшения токов однофазного КЗ нейтрали части трансформаторов могут быть разземлены. Так как изоляция нулевых выводов обычно не рассчитывается на полное напряжение, то в режиме разземления нейтрали необходимо снизить возможные перенапряжения путем присоединения вентильных разрядников к нулевой точке трансформатора (рис. 2). Нейтраль заземляется также на вторичных обмотках трансформаторов, питающих четырехпроводные сети 380/220 и 220/127 В. Нейтрали обмоток при напряжении 10-35 кВ не заземляются или заземляются через дугогасящую катушку для компенсации емкостных токов.

Рис.2. Способы заземления нейтралей трансформаторов и автотрансформаторов
а - у трансформаторов 110-220 кВ без РПН,
б - у трансформаторов 330-750 кВ без РПН,
в - у трансформаторов 110 кВ с встроенным РПН,
г - у автотрансформаторов,
д - у трансформаторов 150-220 кВ с РПН,
е - у трансформаторов 330-500 кВ с РПН.



Трехфазный трансформатор: схема подключения, типы соединений

В данной статье вы узнаете что такое трехфазный трансформатор тока, какие бывают его соединения, подробно опишем его конструкцию.

Описание трехфазного трансформатора

До сих пор мы рассматривали конструкцию и работу однофазного двухобмоточного трансформатора напряжения, который можно использовать для увеличения или уменьшения его вторичного напряжения по отношению к первичному напряжению питания.  Но трансформаторы напряжения также могут быть сконструированы для подключения не только к одной однофазной, но и для двухфазных, трехфазных, шестифазных и даже сложных комбинаций до 24 фаз для некоторых выпрямительных трансформаторов постоянного тока.

Если мы возьмем три однофазных трансформатора и соединим их первичные обмотки друг с другом и их вторичные обмотки друг с другом в фиксированной конфигурации, мы можем использовать трансформаторы от трехфазного источника питания.

Трехфазные, также записанные как 3-фазные или 3φ источники питания, используются для выработки, передачи и распределения электроэнергии, а также для всех промышленных применений. Трехфазные источники питания имеют много электрических преимуществ по сравнению с однофазными, и при рассмотрении трехфазных трансформаторов нам приходится иметь дело с тремя переменными напряжениями и токами, различающимися по фазе на 120 градусов, как показано ниже.

Трехфазные напряжения и токи

Трансформатор не может действовать как устройство для изменения фазы и превращать однофазное в трехфазное или трехфазное в однофазное.  Чтобы обеспечить совместимость трансформаторных соединений с трехфазными источниками питания, нам необходимо соединить их особым образом, чтобы сформировать конфигурацию трехфазного трансформатора.

Трехфазный трансформатор или 3φ трансформатор может быть сконструирован либо путем соединения вместе три однофазных трансформатора, тем самого образуя так называемый трехфазный трансформаторный блок, или с помощью одного предварительно собранного и сбалансированного трехфазного трансформатора, который состоит из трех пар однофазных обмоток, установленные на одном ламинированном сердечнике.

Преимущества создания одного трехфазного трансформатора в том, что при одинаковой номинальной мощности кВА он будет меньше, дешевле и легче, чем три отдельных однофазных трансформатора, соединенных вместе, поскольку медный и железный сердечник используются более эффективно. Способы подключения первичной и вторичной обмоток одинаковы, будь то использование только одного трехфазного трансформатора или трех отдельных однофазных трансформаторов.  Рассмотрим схему ниже:

Трехфазные трансформаторные соединения

Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть подключены в различной конфигурации, как показано выше, для удовлетворения практически любых требований. В случае трехфазных обмоток трансформатора возможны три формы подключения: «звезда», «треугольник» и «взаимосвязанная звезда».

Комбинации трех обмоток могут быть с первичным соединенным треугольником и вторичной соединенной звездой, или звезда-треугольник, звезда-звезда или треугольник, в зависимости от использования трансформаторов. Когда трансформаторы используются для обеспечения трех или более фаз, их обычно называют многофазным трансформатором .

Трехфазный трансформатор звезда и треугольник

Но что мы подразумеваем под «звездой» (также известной как тройник) и «треугольником» (также известной как сетка) при работе с трехфазными трансформаторными соединениями. Трехфазный трансформатор имеет три комплекта первичной и вторичной обмоток. В зависимости от того, как эти наборы обмоток связаны между собой, определяется, является ли соединение звездой или треугольником.

Три доступных напряжения, каждое из которых смещено друг от друга на 120 электрических градусов, не только определяют тип электрических соединений, используемых на первичной и вторичной сторонах, но и определяют поток токов трансформатора.

При подключении трех однофазных трансформаторов магнитный поток в трех трансформаторах различается по фазе на 120 градусов. С одним трехфазным трансформатором в сердечнике есть три магнитных потока, различающихся по фазе времени на 120 градусов.

Стандартный метод маркировки трехфазных обмоток трансформатора заключается в маркировке трех первичных обмоток заглавными (заглавными буквами) буквами A, B и C , которые используются для обозначения трех отдельных фаз КРАСНОГО,  ЖЕЛТОГО и СИНЕГО (см. картинку ниже). Вторичные обмотки помечены маленькими (строчными буквами) буквами a, b и c. Каждая обмотка имеет два конца, обычно обозначенные 1 и 2, так что, например, вторая обмотка первичной обмотки имеет концы, которые будут обозначены как В1 и В2, в то время как третья обмотка вторичной обмотки будет обозначена с1 и с2, как показано ниже.

Символы обычно используются на трехфазном трансформаторе для обозначения типа или типов соединений, используемых в верхнем регистре Y для подключения звездой, D для подключения треугольником, звезды и Z для взаимосвязанных первичных обмоток звезды, со строчными буквами y, d и z для их соответствующих вторичных. Тогда звезда-звезда будет обозначаться как Yy, дельта-дельта будет обозначаться как Dd, а взаимосвязанная звезда и взаимосвязанная звезда будут Zz для однотипных подключенных трансформаторов.

Таблица идентификация обмотки трансформатора
СоединениеПервичная обмоткаВторичная обмотка
Треугольник (дельта)Dd
ЗвездаYy
ВзаимосвязанноеZz

Теперь мы знаем, что существует четыре различных способа соединения трех однофазных трансформаторов между их первичной и вторичной трехфазными цепями. Эти четыре стандартные конфигурации представлены как: Дельта-Дельта (Dd), Звезда-Звезда (Yy), Звезда-Дельта (Yd) и Дельта-Звезда (Dy).

Трансформаторы для работы под высоким напряжением со звездообразными соединениями имеют то преимущество, что снижают напряжение на отдельном трансформаторе, уменьшают необходимое количество витков и увеличивают размер проводников, делая обмотки катушек легче и дешевле для изолирования, чем дельта-трансформаторы.

Тем не менее, соединение треугольник-треугольник имеет одно большое преимущество перед конфигурацией звезда-треугольник, заключающееся в том, что если один трансформатор из группы трех должен выйти из строя или отключиться, два оставшихся будут продолжать выдавать трехфазную мощность с мощностью, равной приблизительно две трети первоначальной мощности трансформаторного блока.

Трансформатор дельта-дельта соединения

В дельта подключении ( Dd ) группа трансформаторов, напряжение линии V L равно напряжению питания V L  = V S .  Но ток в каждой фазной обмотке задается как: 1 / √ 3 × I L тока линии, где L — ток линии.

Один из недостатков трехфазных трансформаторов, соединенных треугольником, состоит в том, что каждый трансформатор должен быть намотан для напряжения полной линии (в нашем примере выше 100 В) и для 57,7% линейного тока. Большее число витков в обмотке, вместе с изоляцией между витками, требует большей и более дорогой катушки, чем звездное соединение. Другим недостатком трехфазных трансформаторов, соединенных треугольником, является отсутствие «нейтрального» или общего подключения.

В схеме «звезда-звезда» ( Yy ) каждый трансформатор имеет одну клемму, соединенную с общим соединением, или нейтральную точку с тремя оставшимися концами первичных обмоток, подключенными к трехфазному сетевому питанию. Число витков в обмотке трансформатора для соединения «звезда» составляет 57,7% от требуемого для соединения треугольником.

Соединение звездой требует использования трех трансформаторов, и если какой-либо один трансформатор выйдет из строя или отключится, вся группа может быть отключена. Тем не менее трехфазный трансформатор со звездообразным соединением особенно удобен и экономичен в системах распределения электроэнергии, поскольку четвертый провод может быть подключен в качестве нейтральной точки ( n ) из трех вторичных проводов,  как показано на рисунке.

Трансформатор звезда-звезда соединения

Напряжение между любой линии трехфазного трансформатора называется «линейное напряжение» V L , в то время как напряжение между линией и нейтральной точкой трансформатора с соединением звезда называется «фаза напряжения» V P . Это фазовое напряжение между нейтральной точкой и любым из подключений к линии составляет 1 / √ 3  × V L от напряжения сети. Тогда выше, напряжение фазы первичной стороны P задается как:

Вторичный ток в каждой фазе группы трансформаторов соединенных «звездой» такое же, что и для линии тока питания, то I L = I S .

Тогда соотношение между линейными и фазовыми напряжениями и токами в трехфазной системе можно суммировать как:

СоединениеФазовое напряжениеЛинейное напряжениеФазный токЛиния тока
ЗвездаP = V L ÷ √ 3L = √ 3 × V PI P = I LL = I P
ДельтаP = V LL = V PP = I L ÷√ 3L = √ 3 × I P

Где, опять же, L — это напряжение между линиями, а P — это напряжение между фазами и нейтралью на первичной или вторичной стороне.

Другими возможными соединениями для трехфазных трансформаторов являются звезда-треугольник Yd, где первичная обмотка соединена звездой, а вторичная обмотка соединена треугольником или треугольником Dy с первичным соединением первичной обмотки и вторичной обмоткой со звездой.

Трансформаторы с соединением треугольником и звездой широко используются при низком распределении мощности, при этом первичные обмотки обеспечивают трехпроводную сбалансированную нагрузку для коммунального предприятия, а вторичные обмотки обеспечивают требуемое нейтральное или заземляющее 4-проводное соединение.

Когда первичная и вторичная обмотки имеют разные типы соединений обмотки, звезда или треугольник, общее отношение витков трансформатора становится более сложным. Если трехфазный трансформатор подключен как дельта-дельта ( Dd ) или звезда-звезда ( Yy ), то трансформатор может иметь отношение витков 1: 1. То есть входные и выходные напряжения для обмоток одинаковы.

Однако, если 3-фазный трансформатор соединен звезда-треугольник, ( Yd ) каждое звездообразное соединение первичной обмотки будет получать напряжение фазы V P от источника, который равен 1 / √ 3  × V L .

Тогда каждая соответствующая вторичная обмотка будет иметь то же самое напряжение, индуцированное в ней, и, поскольку эти обмотки соединены треугольником, напряжение 1 / √ 3  × V L станет напряжением вторичной линии.  Затем при соотношении витков 1: 1 трансформатор, подключенный по схеме звезда-треугольник, будет обеспечивать коэффициент линейного напряжения с понижением √ 3 : 1 .

Тогда для  трансформатора, подключенного звезда-треугольник ( Yd ), отношение витков становится равным:

Аналогично, для дельта-звезда ( Dy ) соединенный трансформатор, с 1: 1 соотношением витков, трансформатор будет обеспечивать 1: √ 3 соотношение повышающего линейного напряжения. Тогда для трансформатора, соединенного треугольником-звезда, отношение витков становится равным:

Затем для четырех основных конфигураций трехфазного трансформатора мы можем перечислить вторичные напряжения и токи трансформатора по отношению к напряжению первичной линии, V L и его току первичной линии I L, как показано в следующей таблице.

Где: n равно числу витков трансформатора числа вторичных обмоток N S, деленной на число первичных обмоток N P . ( N S / N P  ) и V L — линейное напряжение, при этом V P — это напряжение между фазой и нейтралью.

Пример трехфазного трансформатора

К первичной обмотке  трансформатора 50 ВА, подключенного к треугольнику ( Dy ), подключено трехфазное питание 100 В, 50 Гц. Если трансформатор имеет 500 витков на первичной обмотке и 100 витков на вторичной обмотке, рассчитайте вторичные стороны напряжений и токов.

Приведенные данные: номинальный трансформатор, 50 ВА, напряжение питания, 100 В, первичные витки 500 , вторичные витки, 100.

Получается, что на вторичную сторону трансформатора подается линейное напряжение, V Lоколо 35 В, дающее фазное напряжение, V P 20 В при 0,834 Ампер.

Конструкция трехфазного трансформатора

Ранее мы уже говорили, что трехфазный трансформатор представляет собой три взаимосвязанных однофазных трансформатора на одном многослойном сердечнике, и можно достичь значительной экономии в стоимости, размере и весе, объединив три обмотки в одну магнитную цепь, как показано на рисунке.

Трехфазный трансформатор обычно имеет три магнитных цепи, которые чередуются, чтобы обеспечить равномерное распределение диэлектрического потока между обмотками высокого и низкого напряжения. Исключением из этого правила является трехфазный трансформатор типа корпусной. В конструкции типа корпусной, даже несмотря на то, что три ядра находятся вместе, они не переплетены.

Трехфазный трансформатор с сердечником является наиболее распространенным методом построения трехфазного трансформатора, позволяя фазам быть магнитно связанными. Поток каждой конечности использует две другие ветви для своего обратного пути с тремя магнитными потоками в сердечнике, создаваемыми линейными напряжениями, различающимися по фазе времени на 120 градусов. Таким образом, поток в сердечнике остается почти синусоидальным, создавая синусоидальное вторичное напряжение питания.

Конструкция трехфазного трансформатора с кожухом пятиступенчатого типа тяжелее и дороже в сборке, чем сердечник. Пятиконтактные сердечники обычно используются для очень больших силовых трансформаторов, так как они могут быть выполнены с уменьшенной высотой. Материалы сердечника трансформаторов типа корпусной, электрические обмотки, стальной корпус и охлаждение практически такие же, как и для более крупных однофазных типов.

Обмотки - трехфазный трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Обмотки - трехфазный трансформатор

Cтраница 1

Обмотки трехфазного трансформатора соединяются звездой или треугольником. Соединение обеих обмоток трехфазного трансформатора звездой наиболее простое и дешевое. В этом случае каждая из обмоток и ее изоляция при глухом заземлении нейтральной точки должны быть рассчитаны на фазное напряжение и линейный ток. Так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению [ см. ( 8.4 в) ], то при соединении звездой для каждой из обмоток необходимо меньшее число витков, но большее сечение проводов с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. Это соединение наиболее желательно при высоких напряжениях, так как при такой схеме изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже соединение треугольником.  [1]

Обмотки трехфазных трансформаторов, предназначенные для питания электротранспорта, должны быть соединены по схеме треугольника и присоединены к секциям шин через трехфазные выключатели. В качестве секционного выключателя также следует применять трехфазный выключатель.  [2]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой или треугольником.  [3]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой и треугольником.  [4]

Обмотки трехфазного трансформатора соединяются по схеме. Эти два соединения условно обозначаются-символами Y и А. Соединение обеих обмоток трехфазного трансформатора по схеме звезда наиболее простое и дешевое. В этом случае каждая из обмоток и ее изоляция при глухом заземлении нейтральной точки должны быть рассчитаны на фазное напряжение и линейный ток. Так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению (7.26), то при соединении по схеме звезда для каждой из обмоток необходимой меньшее число витков, но большее сечение проводов с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. Это соединение наиболее желательно при высоких напряжениях, так как при такой схеме изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже соединение по схеме треугольник.  [5]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой и треугольником.  [7]

Обмотки трехфазных трансформаторов обычно соединяются звездой или треугольником.  [9]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой и треугольником.  [10]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены как звездой, так и треугольником, что указывается в маркировке прибора.  [11]

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены в звезду, треугольник или зигзаг.  [13]

Обмотки трехфазного трансформатора ( или трехфазной группы, состоящей из однофазных единиц) имеют во всех фазах одинаковое число витков. Нумерация обмоток в отдельных фазах совпадает. Обмотки, образующие трехфазную группу, имеют одинаковые схему и размеры.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Силовые трансформаторы - конструкция и применение

Силовые трансформаторы увеличивают или уменьшают величину напряжения и тока в энергосистеме. Это преобразование происходит из-за принципа индукции Фарадея и изменения ампер-витков (или витков обмотки). Обратите внимание, передаваемая мощность остается прежней (за вычетом нескольких потерь в сердечнике и меди).

Конструкция трансформатора

Силовой трансформатор состоит из 6 основных компонентов.

  • Сердечник
  • Обмотка
  • Втулки
  • Устройство РПН
  • Бак
  • Охлаждение

Как энергетик, понимание конструкции компонентов означает, что вы можете правильно подобрать трансформаторы.

Конструкция сердечника

Для чего нужен сердечник трансформатора?

Ядро выступает в роли посредника. Поскольку первичная и вторичная обмотки электрически изолированы, сердечник поддерживает процесс индукции, обеспечивая путь для движения магнитного потока от первичной обмотки ко вторичной. Для поддержки этой миссии он должен правильно выполнять две вещи
- Обеспечивать хорошую магнитную проницаемость.
- Минимизируйте утечку флюса.
Это достигается с использованием ламинированных листов холоднокатаной стали с ориентированной зернистостью (CRGO).

Сердечник трансформатора - сталь CRGO. Пластины предотвращают возникновение вихревых токов. В чем разница между трансформатором с сердечником и трансформатором с оболочкой?

Ламинированные листы имеют форму сердцевины или оболочки. Обратите внимание на их различия на изображениях ниже.

Рисунок 1: Формы строительства. Изображение предоставлено - Справочник по электрическим T&D инженерам Westinghouse.
  • Трансформатор с сердечником. Обратите внимание, как обмотки герметизируют сердечник (ламинированные листы).
  • Трансформатор оболочковый. Обратите внимание на то, как материал сердечника (ламинированные листы) герметизирует обмотки.
Почему трансформатор с оболочкой лучше, чем трансформатор с сердечником?

Трансформатор кожухового типа, хотя и дорогой в изготовлении (из-за дополнительных материалов), лучше, чем трансформатор с сердечником по следующим причинам.
1. Обеспечивает высокую способность выдерживать токи короткого замыкания. По сути, ламинированные листы металла вокруг обмоток скрепляют их, когда они изгибаются или скручиваются во время короткого замыкания.
2. Наружные части обеспечивают дополнительный путь для потока утечки. Без этого пути эвакуации, как и в случае сердечника, происходит локальный перегрев.
3. Он лучше выдерживает скачки напряжения благодаря чередованию дисковых обмоток (поясняется ниже).

Конструкция обмотки

Как устроены обмотки трансформатора?

Обмотки проводят ток. Таким образом, вы можете увеличить индуцированное напряжение за счет увеличения витков вокруг сердечника и уменьшить напряжение за счет уменьшения витков.

Для первичной и вторичной обмоток использование непрерывно транспонированного проводника (CTC) обеспечивает высокую механическую стабильность (за счет компенсации магнитных полей). Для третичных или стабилизирующих обмоток используется плоский медный проводник.

  • Непрерывный транспонированный проводник CTC
  • Плоский медный провод
  • Метод поворота обмотки трансформатора. Слоистые и спиральные обмотки обычно используются для третичных обмоток. Дисковые обмотки обычно используются в первичных и вторичных обмотках.
Как помогает чередование обмоток трансформатора?

Хотя обмотки можно просто вращать по спирали вокруг сердечника, чередование витков (см. Изображение) создает мини-конденсаторы, которые помогают устранить скачок входящего напряжения и скрыть его в обмотках. Вставка экранированного провода (плоской меди) между витками - еще один способ отвода перенапряжения.

Установка обмотки трансформатора для защиты от скачков напряжения Как выполняется изоляция обмоток трансформатора?

Для отвода тока каждый дюйм меди изолирован (крафт-бумагой): между витками, между обмоткой НН и сердечником, между обмоткой ВН и обмоткой НН, между обмоткой ВН и сердечником.

  • Вторичная обмотка на многослойных листах металлического сердечника
  • Обратите внимание на изоляцию между витками, между катушками и между катушкой и рамой (вверху). Также обратите внимание на экранированный провод.

Конструкция ввода

Для чего нужен ввод на трансформаторе? Втулки

обеспечивают прохождение тока от проводника под напряжением (высокого напряжения) к обмоткам внутри резервуара (без включения резервуара). Вас должны беспокоить две точки соприкосновения.Один, вверху, куда приземляется проводник. Фарфоровый изолятор поддерживает зазор между фазой и землей. Во-вторых, внутри ввода мини-конденсаторы, созданные из бумаги и фольги, поддерживают зазор (конденсаторы снижают напряжение). Этот тип ввода называется емкостным или конденсаторным. Это типично для трансформаторов с напряжением высокого, сверхвысокого и сверхвысокого напряжения. При средних напряжениях и ниже втулки из смолы (сухие) являются альтернативой.

Втулка конденсатора трансформатора. Обратите внимание, как больше слоев появляется по мере приближения к фланцу бака трансформатора.Это причина того, что у основания есть небольшая выпуклость. Втулка из пластмассы (сухая). Узнайте больше на ABB.

Конструкция устройства РПН

Какова цель устройства РПН?

При увеличении или уменьшении нагрузки напряжение на подстанции соответственно уменьшается или увеличивается. Чтобы напряжение оставалось стабильным, количество витков обмотки может быть добавлено или удалено (помните, что добавление вторичных витков увеличивает напряжение или наоборот). Это функция устройства РПН - стабилизировать напряжение путем изменения оборотов.Обмотки устройства РПН остаются в основном баке (вокруг сердечника), а оператор и его аксессуары устанавливаются в отдельном отсеке.

Что входит в устройство РПН?

Между каждым ответвлением внутри трансформатора существует разность потенциалов в сотни вольт. Таким образом, когда вы подключаете или разрываете соединение отвода, искрение устраняется вакуумными выключателями. Когда вы соединяете два положения ответвлений, разность потенциалов управляет циркулирующим током. Предупреждающий автотрансформатор действует как индуктор, ограничивая броски тока, связанные с циркулирующим током.Это ваш РПН реактивного типа. Другой вариант - резистивный РПН.

  • Вакуумные переключатели (белые баллоны) на LTC
  • Механизм переключения ответвлений
  • Превентивный автотрансформатор регулирует пусковой ток при перекрытии двух положений ответвлений.
ABB VRLTC Reactive loadtap changer. Подробнее о том, как это работает: URL.

Дизайн резервуара

Дизайн резервуара - это то, где вы проявляете творческий подход, чтобы соответствовать требованиям местоположения и проекта.Вы можете указать вводы с любой стороны, установить системы охлаждения, снизить уровень шума с помощью уникальной панели резервуара, выбрать изолированные фазовые шинопроводы - отдельные или несегрегированные шинные каналы и т. Д.

Еще одно важное проектное решение - выбрать три однофазных или один трехфазный трансформатор. Повышающие трансформаторы генераторов на крупных электростанциях, трансформаторы на подстанциях сверхвысокого напряжения идут по трехфазному маршруту.

Три однофазных трансформатора имеют каждый блок изолирован от другого и, таким образом, обеспечивают непрерывность обслуживания при выходе из строя одного блока.Один трехфазный трансформатор, будь то сердечник или оболочка, не будет работать даже при выходе из строя одной батареи. Однако этот трехфазный трансформатор дешевле в производстве, занимает меньше места и работает относительно с более высоким КПД.

Конструкция системы охлаждения

Как отводится тепло внутри бака?

При протекании тока в медной обмотке выделяется тепло. Вихревой ток и ток возбуждения в сердечнике выделяют тепло. Минеральное масло извлекает это тепло. Обычно естественный конвекционный поток масла отводит тепло: горячее масло поднимается вверх -> движется к радиаторам -> масло охлаждается, оседает и перемещается в основной бак -> масло снова нагревается и поднимается (процесс повторяется).

Для улучшения охлаждения прикрепите к радиаторам или теплообменникам блок вентиляторов. Для дальнейшего улучшения принудительного движения масла (через бак или обмотки) с помощью насосов.

Поскольку масло может собирать влагу / кислород / мусор, система консервации масла или фильтрации помогает продлить срок службы трансформатора.

Для чего нужен бак-расширитель?

Масло расширяется и сжимается под нагрузкой трансформатора. Поскольку резервуар герметичен и находится под вакуумом, объем масла контролируется двумя способами.
Метод 1. Используйте бак расширителя. Основной бак полностью заполнен. Излишки масла проливаются в этот резервуар.
Метод 2: Основной бак не заполнен полностью (но сердечник и обмотки погружены). «Одеяло» из газообразного азота заполняет пустоту наверху. По мере расширения нефти выделяется газ. Когда он сжимается, внешний баллон с азотом заполняет газ.

Может ли трансформатор работать сверх номинальных значений, указанных на паспортной табличке?

Мощность трансформатора ограничена номинальной тепловой мощностью.Это означает, что трансформатор может работать за пределами своего номинального значения в МВА, пока температура его верхнего масла остается в пределах 65 ° C, превышающей температуру окружающей среды (см. Стандарт IEEE C57.12.00-2015). Например, если температура окружающей среды составляет 45 ° C, трансформатор может быть доведен до значения менее 45 ° C + 65 ° C = 110 ° C.

Не рекомендуется длительная перегрузка трансформатора из-за насыщения его сердечника (более высокие потери), сокращения срока службы и ухудшения изоляции обмотки.

Трансформатор с баком расширителя. Когда масло расширяется, оно сжимает мешок, выпуская воздух. Когда он сжимается, обезвоженный воздух заполняет мешок. Таким образом, трансформатор может «дышать», будучи полностью герметичным.

Соединение обмотки трансформатора

После того, как катушки установлены, три первичные обмотки и три вторичные обмотки могут быть соединены треугольником или звездой (или звездой). Один из таких вариантов показан ниже.

Подключение трансформатора звезда-треугольник. Обратите внимание, жилы изображены в виде квадратов.Это сделано для визуализации соединений звезда-треугольник. В действительности первичная и вторичная обмотки находятся на одной ветви.

Хотя может показаться, что вы замыкаете накоротко, привязав один конец катушки к заземлению нейтрали (звездой) и привязав одну катушку к другой (треугольником), это не так. Эти связи работают по закону Ленца.

Использование любой комбинации: треугольник-звезда, звезда-треугольник, звезда-звезда или дельта-треугольник оказывает огромное влияние на конструкцию энергосистемы.Так что выбор подключения имеет решающее значение.

Преимущества трансформатора "звезда-земля"

  • Обеспечивает экономию изоляции, что приводит к снижению затрат на трансформатор.
  • Упрощенная фазировка, т.е. отсутствие сдвига фаз - упрощает параллельное включение трансформаторов.

Звезда-земля Недостатки трансформатора «звезда-земля»

  • Гармоники (нежелательные частоты) распространяются через трансформатор, потенциально вызывая радиопомехи.
  • Ток нулевой последовательности протекает через трансформатор.
  • Внешнее замыкание на землю приведет к отключению трансформатора (если соединение нейтрали допускает возврат тока короткого замыкания, то в зоне дифференциальной защиты входящий ток отличается от выходного тока).
  • Существует возможность по-разному нагружать фазы, что приводит к несбалансированной системе высокого напряжения.

Преимущества трансформатора "звезда-треугольник"

  • Поскольку обмотка треугольником улавливает ток нулевой последовательности, можно предположить, что реле на входе трансформатора треугольник-звезда срабатывает только при замыканиях на землю на стороне высокого напряжения.Это позволяет устанавливать очень чувствительные настройки звукоснимателя. Напротив, комбинация звезда-звезда пропускает ток нулевой последовательности, что затрудняет оценку места повреждения. Короче, релейная защита улучшена.

Недостатки трансформатора треугольник-звезда-земля

  • Из-за фазового сдвига, связанного с этими трансформаторами, необходимо уделять больше внимания конструкции. При параллельном подключении и подключении трансформатора тока возникают потенциальные ошибки.
  • Высокая стоимость изоляции приводит к дорогостоящему трансформатору.

Дополнительные сведения о плюсах и минусах различных конфигураций обмоток можно найти в статье General Electric под названием «Почему лучше».

Чтобы охватить преимущества каждой комбинации, силовой трансформатор может быть изготовлен с тремя наборами обмоток (вместо двух), обычно с первичной звездой, вторичной звездой и третичным треугольником.

Третичный треугольник и его применение

В трехобмоточном трансформаторе звезда-звезда-треугольник треугольная третичная обмотка позволяет подключать:

  • Блок конденсаторов - для коррекции напряжения или коэффициента мощности
  • Реакторы - для предотвращения напряжения от выпуклости (эффект Ферранти) на линиях сверхвысокого напряжения в условиях малой нагрузки.
  • Подстанционный трансформатор - питание переменного тока для оборудования внутри подстанции
  • С точки зрения защиты и управления он улавливает ток нулевой последовательности (замыкание на землю). Если вы вставите трансформатор тока в третичную обмотку, вы можете измерить этот ток. Поскольку эта обмотка также улавливает 3-е гармоники, она называется стабилизирующей обмоткой.
  • Третичные треугольники индуцируют ток только в одном направлении, независимо от того, где происходит короткое замыкание - на стороне высокого или низкого уровня. Таким образом, направленное реле может быть поляризовано с использованием третичного треугольного трансформатора тока.

Как заземление трансформатора влияет на конструкцию энергосистемы

Не вдаваясь в подробности, для экономии затрат и безопасности соединение звездой является предпочтительным соединением для передачи высокого напряжения. В этом сценарии общая точка - нейтраль - заземлена или заземлена. Это приводит к снижению напряжения между фазой и нейтралью или между фазой и землей в 1 / sqrt (3). Вы не получите этого снижения при подключении треугольником (без заземления).

Имеет смысл использовать трансформатор треугольник-звезда только рядом с генерирующей станцией, где треугольник подключен к клеммам генератора, а звезда подключена к линиям передачи высокого напряжения. При заземлении звездой со стороны высокого напряжения обмотка трансформатора может быть изолирована для более низких напряжений (фаза-земля). Система передачи также будет иметь более низкие требования к изоляции. Это обеспечивает огромную экономию затрат на проектирование и строительство системы передачи.

Токовый путь замыкания на землю

Однако заземление нейтрали трансформатора имеет недостаток. Когда одна линия или все три линии на стороне звезды замыкаются накоротко на землю, заземленная нейтраль трансформатора служит обратным путем для тока короткого замыкания. Эти токи короткого замыкания, если их не устранить за доли секунды, могут серьезно повредить трансформатор и все подключенное к нему оборудование. Токи замыкания на землю также богаты токами третьей гармоники. Третья гармоника в линии передачи нарушает все каналы связи (например, несущая линии электропередачи - ретрансляция пилот-сигнала) в непосредственной близости.

Но еще не все потеряно с комбинацией звезда-треугольник / треугольник-звезда (из-за заземления нейтрали). Соединение по схеме «треугольник» обеспечивает высокий импеданс для третьей гармоники и улавливает ток замыкания на землю, тем самым предотвращая его распространение с одной стороны на другую.

Сводка
  • Трансформаторы треугольником: применяются на электростанциях и центрах нагрузки.
  • Трансформаторы звезда-звезда-треугольник: Применяются на передающих подстанциях (765 кВ, 500 кВ, 345 кВ).
  • Заземление нейтрали обеспечивает более высокие токи замыкания на землю, однако экономия средств за счет более низких требований к изоляции делает заземление нейтрали приемлемым.

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Соединения обмоток трехфазного трансформатора

Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены в различной конфигурации, чтобы удовлетворить практически любое требование напряжения.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован либо путем соединения трех однофазных трансформаторов вместе (образующих батарею трехфазных трансформаторов), либо путем использования одного трехфазного трансформатора, состоящего из трех однофазных обмоток, установленных на одном пластинчатом сердечнике.

Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть подключены в различных конфигурациях для удовлетворения практически любых требований к напряжению. В зависимости от того, как эти наборы обмоток соединены между собой, определяется, является ли соединение конфигурацией треугольника или звезды (звезды).

Соединение DELTA-WYE

  1. Угловое смещение: 30 °
  2. Самое популярное трансформаторное подключение в мире.
  3. Вторичный обеспечивает нейтральную точку для подачи питания между фазой и нейтралью.
  4. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
  5. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной сети с заземлением с заземленным XO.
  6. При заземлении XO трансформатор действует как источник заземления для вторичной системы.
  7. Токи нулевой последовательности основной частоты и гармоник во вторичных линиях, питаемые трансформатором, не протекают в первичных линиях. Вместо этого в первичных обмотках замкнутого треугольника циркулируют токи нулевой последовательности.
  8. Если вторичная обмотка трансформатора питает большое количество несимметричных нагрузок, треугольник первичной обмотки обеспечивает лучший баланс тока для первичного источника.

Соединение WYE-DELTA

  1. Угловое смещение: 30 °
  2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
  3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной схемы «треугольник» с заземлением между ответвлениями.
  4. Заземление нейтрали первичной обмотки этого соединения создаст источник заземления для первичной системы.Это может привести к серьезной перегрузке трансформатора во время нарушения работы первичной системы или несимметрии нагрузки.
  5. Часто устанавливается с заземлением посередине ответвления на одной ноге при питании комбинированной трехфазной и однофазной нагрузки, когда трехфазная нагрузка намного больше, чем однофазная нагрузка.
  6. При использовании в трехфазных четырехпроводных системах первичной обмотки 25 кВ и 35 кВ может возникнуть феррорезонанс при включении или выключении трансформатора с использованием однополюсных переключателей, расположенных на выводах первичной обмотки.С трансформаторами меньшей кВА вероятность феррорезонанса выше.

Соединение ТРЕУГОЛЬНИК

  1. Угловое смещение: 0 °
  2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
  3. Подходит для трех- или четырехпроводного подключения с заземлением между ответвлениями.

Соединение треугольником с ответвителем

  1. Угловое смещение: 0 °
  2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
  3. Подходит для трех- или четырехпроводного подключения с заземлением между ответвлениями.
  4. При использовании ответвителя для однофазных цепей однофазная нагрузка кВА не должна превышать 5% от трехфазной мощности трансформатора. Трехфазный номинал трансформатора также существенно снижен.

Соединение WYE-WYE

  1. Угловое смещение: 0 °
  2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
  3. Подходит только для трехпроводного подключения, даже если XO заземлен.
  4. Это соединение не может обеспечить стабилизированную нейтраль, и его использование может привести к перенапряжению между фазой и нейтралью (смещению нейтрали) в результате несбалансированной нагрузки между фазой и нейтралью.
  5. Если трехфазный блок построен на трехполюсном сердечнике, нейтральная точка первичных обмоток практически заблокирована потенциалом земли.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ WYE-WYE

  1. Угловое смещение: 0 °
  2. Подходит только для четырехпроводного источника с эффективным заземлением.
  3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной сети с заземлением XO.
  4. Трехфазные трансформаторы с этим подключением могут испытывать паразитный нагрев резервуара флюса во время определенных внешних дисбалансов системы, если только используемая конфигурация сердечника (четырех- или пятиполюсная) не обеспечивает обратный путь для флюса.
  5. Токи нулевой последовательности основной и гармонической частоты во вторичных линиях, питаемые трансформатором, также протекают в первичных линиях (и в первичном нейтральном проводе).
  6. Реле заземления для первичной системы может обнаруживать дисбаланс нагрузки и замыкания на землю во вторичной системе. Это необходимо учитывать при согласовании устройств защиты от сверхтоков.
  7. Трехфазные трансформаторы с нейтральными точками обмоток высокого и низкого напряжения, соединенными вместе внутри и выведенными через ввод HOXO, не должны эксплуатироваться с незаземленным вводом HOXO (плавающим). Это может привести к очень высоким напряжениям во вторичных системах.

Примечания по подключению трехфазного трансформатора

  • Когда обмотки соединены звездой, напряжение между любыми двумя линиями будет в 1,732 раза больше фазного напряжения, а линейный ток будет таким же, как фазный ток.
  • Когда трансформаторы соединены треугольником, линейный ток будет в 1,732 раза больше фазного тока, а напряжение между любыми двумя будет таким же, как и фазное напряжение.
  • Для соединений треугольник-треугольник и звезда-звезда соответствующие напряжения на сторонах высокого и низкого напряжения совпадают по фазе.Это называется смещением нулевой фазы (угловым). Поскольку смещение одинаковое, их можно проводить параллельно.
  • Для соединений треугольник-звезда и звезда-треугольник каждая фаза низкого напряжения отстает от соответствующей фазы высокого напряжения на 30 градусов. Поскольку задержка одинакова для обоих трансформаторов, их можно подключать параллельно.
  • Трансформатор треугольник-звезда, звезда-звезда или банк (оба с нулевым смещением) не могут быть соединены параллельно с треугольником-треугольником или звездой-треугольником с 30-градусным смещением.Это приведет к опасному короткому замыканию.

Список литературы

Часть 15: Трансформаторы | ITACA

15.1 Однофазные трансформаторы

Трансформаторы

состоят из первичных обмоток и вторичных катушек (называемых обмотками), которые сделаны из витков изолированного провода. Катушки расположены на сердечнике из магнитного материала, который увеличивает величину магнитного потока, создаваемого одной катушкой, и обеспечивает связь большей части с другой катушкой; таким образом увеличивается взаимная индуктивность.Простой трансформатор показан на рисунке 15.1a, а соответствующая принципиальная схема - на рисунке 15.1b. Первичная обмотка имеет напряжение U 1 на ней и состоит из N 1 витков провода. Вторичная обмотка имеет напряжение U 2 и состоит из N 2 витков.

Рисунок 15.1: (а) простой трансформатор; (б) принципиальная схема простого трансформатора.

Переменный ток в первичной катушке будет создавать переменный магнитный поток в сердечнике, а собственная индуктивность первичной обмотки индуцирует ЭДС, которая противодействует напряжению питания, управляющему током (разделы 6.5 и 9.5). Наведенная ЭДС будет почти такой же величины, как и напряжение питания, и хотя будет небольшая разница из-за потерь (таких как нагрев и неидеальная магнитная связь), это обычно игнорируется. Изменяющаяся ЭДС от первичной катушки соединяется со второй катушкой и взаимной индуктивностью вызывает наведение ЭДС во вторичной обмотке (раздел 6.4). Обычно предполагается, что весь поток от первичных звеньев к вторичному, хотя это не совсем верно, это хорошее приближение, и наведенная ЭДС на виток в первичной обмотке считается такой же, как наведенная ЭДС на виток в первичной обмотке. вторичный.Таким образом:



Если предполагается эффективность 100%:


Где I 1 и I 2 - первичный и вторичный токи, а cos  1 и cos  2 - первичный и вторичный коэффициенты мощности. Если два коэффициента мощности предполагаются одинаковыми, они отменяют и:

Следовательно:

Для трансформатора с большим количеством витков в первичной обмотке, чем во вторичной U 1 > U 2 , такой трансформатор называется понижающим трансформатором .Для трансформатора, у которого во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной U 1 2 , такой трансформатор называется повышающим трансформатором .

Пример

Трансформатор 75 кВА имеет понижающий коэффициент 12: 1, 2400 витков первичной обмотки и первичное напряжение 3,3 кВ. Вычислить:

  1. количество вторичных витков,
  2. вторичное напряжение,
  3. вольт на виток,
  4. - первичный и вторичный токи полной нагрузки.

(1.) количество вторичных витков:

так:


(2) вторичное напряжение:

так:


(3.) В на оборот:

или:

(4.) первичный и вторичный ток при полной нагрузке:


15,2 Обмотки с резьбой

Коэффициент напряжения зависит от отношения числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки. Если от одного трансформатора требуется более одного вторичного напряжения, может быть предусмотрено несколько вторичных обмоток.Все обмотки размещены на одном магнитном сердечнике, и это расположение показано на рисунке 15.2a.

В некоторых случаях требуется одно регулируемое напряжение, и это может быть достигнуто путем отвода первичной или вторичной обмотки. На рисунках 15.2b и c показаны обмотки с ответвлениями, где количество катушек в обмотке, которые были отведены, можно изменить путем переключения между выводами. Отводить и первичную, и вторичную обмотки необычно, трансформаторы с малой мощностью обычно отводятся на вторичную обмотку.

Рисунок 15.2: Методы получения нескольких напряжений от одного трансформатора: (а) несколько вторичных обмоток; (d) первичная обмотка с ответвлениями; (c) вторичная обмотка с ответвлениями.

15.3 Трехфазные трансформаторы

Трехфазный трансформатор фактически такой же, как три однофазных трансформатора, соединенных в трехфазной схеме, и можно использовать три отдельных однофазных трансформатора, хотя гораздо более обычно все обмотки находятся на одном сердечнике. .Трехфазные трансформаторы имеют шесть обмоток, три первичные обмотки и три вторичные обмотки, которые могут быть соединены по схеме звезды (Y) или треугольника (D). Первичная обмотка обычно обозначается заглавной буквой Y или D, а вторичная обмотка - строчной буквой y или d.

Рисунок 15.3: Трехфазные трансформаторы, подключенные аналогичным образом: (a) звезда-звезда - для первичной и вторичной обмоток один конец каждой обмотки соединен вместе, образуя нейтраль; (б) дельта-треугольник - один конец каждой обмотки подключен к следующей обмотке.

На рис. 15.3a показан трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки соединены звездой, такой трансформатор называется трансформатором звезда-звезда , звезда-звезда или Yy . На рисунке 15.3b показан трансформатор дельта-дельта , ячеистая сеть или Dd , где как первичный, так и вторичный сердечники соединены треугольником. Вторичная и первичная катушки не обязательно должны быть подключены в одной и той же конфигурации, поэтому также возможны соединения звезда-треугольник (Yd) и треугольник (Dy), как показано на рис.4. Трансформаторы с вторичными обмотками, соединенными треугольником, редко используются для питания потребителей, так как нет места для нейтрального провода; такие трансформаторы используются для передачи высокого напряжения между подстанциями.

На рисунке 15.3 показан стандартный метод маркировки обмоток трехфазного трансформатора. Три первичные обмотки обозначены прописными буквами A, B и C. Три вторичные обмотки обозначены строчными буквами a, b и c. Каждая обмотка имеет два конца и обозначена цифрами 1 и 2, так что концы первичной обмотки второй обмотки обозначены буквами B 1 и B 2.

Рисунок 15.4: Трехфазные трансформаторы с различным подключением первичной и вторичной обмоток: (а) звезда-треугольник; (б) дельта-звезда.

Если первичная и вторичная обмотки подключены одинаково (т.е. звезда-звезда или треугольник-треугольник), расчеты такие же, как и для однофазных трансформаторов, при условии, что система сбалансирована (раздел 13.4). Когда первичная и вторичная обмотки имеют разные типы подключения, общее соотношение витков трансформатора усложняется.Например, рассмотрим однофазный трансформатор с соотношением витков 1: 1, входное и выходное напряжения с обмоток одинаковы. Это также будет справедливо для трехфазного трансформатора с одинаковым подключением первичной и вторичной обмоток. Однако, если трехфазный трансформатор подключен по схеме звезда-треугольник (рисунок 15.4a) и имеет напряжение первичной обмотки U, каждая из соединенных звездой первичных обмоток будет иметь фазное напряжение на нем, которое составляет U / √3 ( напряжение между любой линией и нейтральной точкой).Тогда на каждую из вторичных обмоток будет наведено такое же напряжение, и, поскольку эти обмотки соединены треугольником, напряжение U / √3 будет вторичным. Таким образом, трансформатор звезда-треугольник с соотношением витков 1: 1 обеспечивает понижение √3: 1. Для рисунка 15.4a:

Для трансформатора, работающего по схеме треугольник-звезда, происходит аналогичный эффект, но есть повышение линейного напряжения 1: √3 в дополнение к эффекту витков. Таким образом, из рисунка 15.4b:

Допускается параллельное подключение только идентичных трансформаторов.Трансформаторы идентичны, если их коэффициент передачи одинаков и когда первичная и вторичная обмотки соединены одинаковым образом.

Пример

Трехфазный трансформатор мощностью 660 кВА соединен звездой-звездой, и каждая из трех первичных обмоток имеет 6500 витков. На первичные обмотки подается линейное напряжение 11 кВ, а на вторичные обмотки должно подаваться линейное напряжение 415 В. Вычислить:

  1. напряжения первичной и вторичной фаз,
  2. количество витков на каждой вторичной обмотке,
  3. первичный и вторичный токи полной нагрузки.

(1.) Напряжение первичной и вторичной фазы:


Поскольку трансформатор соединен звездой-звездой, строго следует использовать соотношение фазных напряжений. хотя линейные напряжения имеют такое же соотношение.

(2.) количество витков на каждой вторичной обмотке:

так:

(3.) Мощность в трехфазной сбалансированной системе определяется по (раздел 14.5):

Вольтамперы можно рассчитать, разделив мощность на коэффициент мощности (см. Часть 12), так:



Пример

Трехфазный трансформатор 3000/415, подключенный по схеме треугольник-звезда, выдает 100 кВА при полной нагрузке.Вычислить:

  1. передаточное число первичного к вторичному,
  2. ток полной нагрузки в каждой вторичной обмотке,
  3. ток первичной линии полной нагрузки,
  4. - ток полной нагрузки в каждой первичной обмотке.

(1.) Передаточное число витков:

(2.) Для вторичной обмотки, соединенной звездой, линейный и фазный токи одинаковы, поэтому ток обмотки:

(3.) ток первичной линии полной нагрузки:

(4.) Ток полной нагрузки в каждой первичной обмотке:

15.4 Конструкция трансформатора

Если трансформатор сконструирован, как показано на рисунке 15.1a. если первичная и вторичная обмотки расположены на отдельных ветвях, часть магнитного потока, создаваемого первичным сердечником, не будет связана с вторичным сердечником. Лучшая компоновка, называемая трансформатором с сердечником , показана на рисунке 15.5a. Если вес и стоимость не являются проблемой, можно сделать еще лучшую конструкцию, называемую фургоном-трансформером корпусного типа , которая показана на рисунке 15.5б.

Рисунок 15.5: Конструкция однофазного трансформатора: (а) трансформатор с сердечником и; б) трансформатор кожухового типа. Путь магнитного потока через сердечник показан белым цветом.

Рисунок 15.6: Конструкция трехфазного трансформатора: (а) сердечник, трехполюсный трансформатор и; б) панцирный пятиконечник

Трансформаторы с сердечником и оболочкой также могут быть сконструированы для трехфазных трансформаторов (рисунок 15.6). Преимущества каждого типа:

  • Сердечник (или трехлепестковый) является наиболее часто используемым методом изготовления, меньший стержень означает меньший вес и меньшие затраты.
  • Корпус типа
  • (или пятиконечный) используется для трансформаторов большего размера, поскольку они могут быть изготовлены с меньшей высотой.

15,5 Автотрансформаторы

Автотрансформатор имеет только одну обмотку с ответвлениями, которая одновременно является первичной и вторичной обмоткой машины. Поскольку требуется только одна обмотка, автотрансформатор дешевле обычного трансформатора. Понижающий и повышающий трансформаторы показаны на рисунке 15.7.

Рисунок 15.7: Автотрансформаторы: (а) понижающий; (б) повышение.

Если пренебречь потерями, то соотношение витков, напряжения и тока одинаковы для трансформаторов с двойной обмоткой, то есть:

где:
N 1 = количество витков, подключенных к входному напряжению
N 2 = количество витков, подключенных к выходному напряжению
U 1 = входное (первичное) напряжение
U 2 = выход (вторичный) напряжение
I 1 = входное (первичное) напряжение
I 2 = выходной (вторичный) ток

Недостатки автотрансформатора следующие:

  • Между входом и выходом имеется прямое металлическое соединение, тогда как в двухобмоточном трансформаторе соединение является только магнитным, обеспечивая гальваническую изоляцию двух обмоток.
  • В случае короткого замыкания в общей части обмотки на выходных клеммах появится входное напряжение понижающего автотрансформатора.

Пример

Понижающий автотрансформатор имеет обмотку на 200 витков, через которую подается питание 240 В. Выходной сигнал берется с нейтрали источника питания и от ответвления на 80 витков с нейтрального конца обмотки. Вычислить:

(1.) выходное напряжение
(2.) ток в каждой части обмотки, если ток от источника питания 20A

(1.) выходное напряжение:

так:

(2.) ток в каждой части обмотки:

так:


Обратите внимание, что катушка выдерживает только 30 А в ответвленной (общей) секции и 20 А в секции без ответвлений. В обычном трансформаторе первичная обмотка должна выдерживать 20 А, а вторичная обмотка - 50 А (возможно, потребуется более толстый провод).

Недостатки автотрансформатора следующие:

  • Между входом и выходом имеется прямое металлическое соединение, тогда как в двухобмоточном трансформаторе соединение является только магнитным, обеспечивая гальваническую изоляцию двух обмоток.
  • В случае короткого замыкания в общей части обмотки на выходных клеммах появится входное напряжение понижающего автотрансформатора.

15,6 Потери трансформатора, КПД и регулирование

Потери железа

Потери в стали были рассмотрены в разделах 5.3 и 5.4. Поскольку потери в стали зависят от частоты источника питания, предполагается, что они остаются постоянными и не зависят от нагрузки трансформатора.

Потери меди

Это связано с сопротивлением провода, из которого сделаны обмотки.Если вторичная обмотка трансформатора подключена к разомкнутой цепи, так что ток не течет, первичная обмотка все равно будет пропускать небольшой ток, который обеспечивает количество ампер-витков, необходимых для создания магнитного потока в сердечнике. Поскольку этот ток намагничивания очень мал, его обычно принимают равным нулю. Когда вторичная обмотка подключена к замкнутой цепи, в ней будет протекать ток, потери мощности в проводнике составляют P = I 2 R, поэтому потери в меди будут пропорциональны квадрату тока.Таким образом, трансформатор, работающий на половинной нагрузке, будет иметь только четверть потерь в меди, которые он имеет при обеспечении полной нагрузки. Можно сказать:

Эффективность

Помимо обеспечения выходной мощности, ввод трансформатора должен обеспечивать потери трансформатора. Таким образом:



Постановление

Сопротивление и реактивное сопротивление индуктивности обмотки трансформатора обеспечивают полное сопротивление, через которое должен проходить выходной ток. Таким образом, в обмотках трансформатора возникает падение электрического потенциала (U), величина которого зависит от эффективного импеданса и тока (U = IZ).По мере увеличения потребляемого тока падение напряжения увеличивается, и поскольку ЭДС, индуцированная во вторичных обмотках, является постоянной (не зависит от тока нагрузки), выходное напряжение должно падать. Разница между выходным напряжением холостого хода и выходным напряжением полной нагрузки, выраженная в процентах от напряжения холостого хода, называется регулировкой напряжения :

Величина регулирования напряжения обычно составляет несколько процентов.

Базовая электротехника

Фазовый сдвиг и полярность - нарушение напряжения

Фазовый сдвиг и полярность фаз между двумя обмотками однофазного трансформатора зависит от того, как обмотки намотаны на сердечник.Фазовый сдвиг трансформатора и полярность трансформатора необходимо учитывать для многих приложений, некоторые из которых:

  • Формирование трехфазного трансформатора с использованием однофазных трансформаторов
  • Параллельная работа трансформаторов
  • Присоединения трансформатора напряжения для учета
  • Трансформаторы напряжения для проверки синхронизма между двумя источниками, защиты и т. Д.

В этой статье обсуждаются основы полярности трансформатора. Обсуждается метод проверки полярности трансформатора напряжения (PT или VT) и предоставляются фактические результаты испытаний.

Фазовый сдвиг трансформатора

Существует четыре различных способа подключения однофазных трансформаторов для образования трехфазных батарей. Это:

Трансформаторы типа "звезда-звезда" и "треугольник-треугольник" не вызывают сдвига фазы от первичной к вторичной. Трансформаторы Delta-Wye имеют фазовый сдвиг 30 градусов, который обсуждается ниже.

Фазовый сдвиг трансформатора, треугольник, звезда или звезда, треугольник

Мы знаем, что через трансформатор треугольник-звезда (звезда) или звезда-треугольник между линейными напряжениями будет сдвиг фазы на 30 градусов.При этом есть два варианта: треугольник может опережать треугольник на 30 градусов или сторона звезды может опережать дельту на 30 градусов.

Что определяет фазовый сдвиг трансформатора, и какая сторона трансформатора, соединенного треугольником, опережает или запаздывает?

Ответ : «Закрытие» дельты определяет, какая сторона опережает или отстает. Возможны две комбинации, которые обсуждаются ниже:

  1. Дельта-закрытие - тип DAB

Это один из методов закрытия дельта-треугольника.В этой связи сторона полярности фазы A подключена к стороне неполярности фазы B. Схема подключения трехфазного трансформатора с использованием этого метода представлена ​​ниже.

Дельта-закрытие - Тип DAB

На рисунке выше показано соединение треугольником-звездой с соединением «DAB». В этом случае сторона треугольника будет опережать сторону звезды на 30 0 . Это нормальное соединение для трансформатора "треугольник звезда" с треугольником на первичной обмотке. Согласно североамериканским стандартам, первичная сторона опережает вторичную сторону низкого напряжения на 30 0 .

2) Замыкание по треугольнику - тип DAC

Это еще один метод закрытия дельта-треугольника. В этом случае сторона полярности фазы A подключена к стороне неполярности фазы C. Схема подключения трехфазного трансформатора с использованием этого метода представлена ​​ниже.

Дельта-замыкание - тип DAC

На рисунке выше показано соединение треугольником-звездой с соединением «DAC». В этом случае сторона треугольника будет отставать от стороны звезды на 30 0 . Или, другими словами, сторона звезды будет опережать сторону треугольника на 30 0 . Это нормальное соединение для трансформатора звезда-треугольник со звездой на первичной обмотке.

Обратите внимание, что эти углы фаз относятся к напряжениям прямой последовательности. Метод определения полярности по соединениям обмоток приведен в [1].

DAB против DAC Delta Connection

Полярность трансформатора

Существует два стандарта полярности трансформаторов. Это вычитающее и добавочное , как показано ниже. Маркировка полярности обозначена знаком «X».

Однофазные силовые трансформаторы (в Северной Америке) могут быть аддитивными или вычитающими в зависимости от кВА и класса напряжения. В других регионах мира также может использоваться сочетание аддитивного и вычитающего трансформатора полярности. Два правила полярности трансформатора:

  1. Ток, протекающий «внутрь» с обозначением полярности одной обмотки, течет «вне» отметки полярности другой обмотки. Оба тока будут синфазными.
  2. Падение напряжения от полярности к неполярности на одной обмотке по существу синфазно с падением напряжения от полярности к неполярности на другой обмотке.

Аддитивная полярность : Для трансформаторов распределения питания, которые подпадают под категорию, указанную в стандарте IEEE ниже, имеет аддитивную полярность. В основном это однофазные распределительные трансформаторы.

IEEE Std C57.12.00-2000 Стандарт для жидкостных распределительных, силовых и регулирующих трансформаторов гласит, что «Однофазные трансформаторы мощностью 200 кВА и ниже и с номинальным высоковольтным напряжением 8660 В и ниже (напряжение обмотки) должны иметь аддитивную полярность. .Все остальные однофазные трансформаторы должны иметь вычитающую полярность ».

Вычитающая полярность: Большие силовые трансформаторы и измерительные трансформаторы обычно имеют вычитающую полярность.

Маркировка полярности обозначается точкой или знаком «X» или может быть обозначена стандартизованной маркировкой клемм. Ниже приведен еще один способ указания полярности трансформатора. Вторичная полярность определяется расположением «X1» относительно «h2». Если h2 и X1 находятся на одной стороне, то трансформатор имеет вычитающую полярность и наоборот.

Вот измерительный трансформатор с вычитающей полярностью. Обратите внимание, что помимо белой «точки», указывающей полярность, на нем также есть отметки h2 и X1. Схема для этого VT или PT будет такой же, как на рисунке, показанном выше для вычитающей полярности.

Трансформатор напряжения [Квадратный D]

Как проверить полярность трансформатора?

Иногда требуется проверить полярность однофазного трансформатора или трансформатора напряжения (VT или PT) для тестирования или поиска неисправностей.Один из способов проверить ТН с известным коэффициентом трансформации напряжения - это подключить источник переменного тока, как показано на рисунке ниже.

Схема проверки полярности трансформатора / трансформатора напряжения (вверху) Упрощенная испытательная схема (внизу)

Примечание. Будьте осторожны при подключении напряжения, так как опасное напряжение может появиться в зависимости от номинального напряжения и клемм, на которых выполняются подключения. Подключение при 120 В переменного тока или меньше должно применяться к клеммам высокого напряжения, а не к клеммам низкого напряжения.

На рисунке выше +, - служат для иллюстрации, обозначают клеммы с одинаковым потенциалом в любой момент времени и не представляют напряжение постоянного тока.

Для обмотки с аддитивной и вычитающей полярностью клеммы h2 и X1 всегда будут иметь одинаковую полярность. Эти знания помогут создать фигуру выше. В приведенном выше примере теста коэффициент трансформации составляет 120 В / 12 В. Если трансформатор напряжения (ТН) имеет аддитивную полярность, то мультиметр покажет 132 В. Если ТН имеет вычитающую полярность, мультиметр покажет 108 В.

Проверка полярности трансформатора напряжения

Ниже представлена ​​испытательная установка для проверки трансформатора напряжения или проверки полярности трансформатора напряжения . Измерительные провода подключаются, как описано в разделе выше . Технические характеристики VT:

Первичный 480 В

Вторичный 120 В

Коэффициент трансформации = 480/120 = 4

h2 и X1 находятся на одной стороне трансформатора (аналогично изображению ТН, показанному выше).Следовательно, VT имеет вычитающую полярность. После выполнения соединений, как показано на схеме выше . Измеренное напряжение на h3 и X2 составляет 90 В.

Это подтверждает, что полярность VT является вычитающей. Напряжение, приложенное к h2 h3, составляет 120 В. В зависимости от коэффициента трансформации, на X1 X2 будет индуцировано 120/4 = 30 В. Поскольку обмотки подключены для вычитания полярности, напряжение сети, измеренное на h3 X2, составляет 120–30 = 90 В. Это именно то, что измеряется.

Осциллограммы напряжения первичной и вторичной обмоток показаны ниже.Для вычитающей полярности формы волны напряжения на h2 h3 и X1 X2 имеют одинаковый фазовый угол. Другими словами, потенциал h2 и X1 повышается и понижается одновременно.

Для аддитивной полярности формы волны напряжения на h2 h3 и X1 X2 имеют разность фаз 180 градусов.

Дополнительное чтение:

Чередование фаз и фазовый угол

Насыщение трансформатора тока

Ссылка [1]: Анализ и проектирование энергосистемы Дж. Дункан Гловер, С.Сарма, Томас Овербай

Трехфазный трансформатор

- javatpoint

Трехфазные трансформаторы в основном бывают двух типов:

  1. Одноместный трехфазный трансформатор.
  2. Трехфазный трансформатор трехъядерный.

Рисунок: Трехфазный трансформатор оболочки

Достоинства банка трех единиц:

В случае повреждения одной обмотки мощность может передаваться через два блока с использованием разомкнутого треугольника, поэтому может передаваться 50% мощности.

Преимущества единичного трансформатора:

  1. Эти трансформаторы занимают меньше места.
  2. Эти трансформаторы легче, меньше и дешевле.
  3. Эти трансформаторы немного более эффективны.

Недостатки единичного трансформатора:

Если одна обмотка трансформатора повреждена, мы должны заменить весь блок.

Подключения трехфазного трансформатора:

Трехфазный трансформатор имеет три включенных в него трансформатора, либо отдельно, либо объединенных на одном сердечнике.Мы можем соединить первичную и вторичную обмотки трехфазного трансформатора по схеме звезды (Y) или треугольника (∆). Есть четыре способа подключения 3-фазной трансформаторной батареи:

  1. ∆ - ∆ (треугольник первичный - треугольник вторичный)
  2. Y - Y (звезда первичная - звезда вторичная)
  3. ∆ - Y (треугольник первичный - звезда вторичный)
  4. Y - ∆ (звезда первичный - треугольник вторичный)

Для подключения трансформаторов по схеме звезда или треугольник мы должны предположить, что все трансформаторы, которые мы подключаем, имеют одинаковые номиналы кВА.

Какие факторы влияют на выбор подключения?

Факторы, влияющие на выбор, следующие:

  1. Необходимо проверить наличие нейтрали для заземления, защиты или тока нагрузки.
  2. Изоляция относительно земли и напряжения.
  3. Мы должны проверить, доступен ли путь прохождения тока третьей гармоники и нулевой последовательности.
  4. Когда один контур не работает, нам нужна частичная мощность.
  5. Параллельная работа с другими трансформаторами.
  6. Мы должны проверить экономические соображения.

1. Соединение треугольник - треугольник (∆ - ∆)

При соединении треугольником-треугольником линейное напряжение трансформатора равно напряжению питания трансформатора.


На приведенной выше схеме показано соединение треугольником-треугольником трех обмоток однофазного трансформатора. Вторичная обмотка a 1 a 2 соответствует первичной обмотке A 1 A 2 , b 1 b 2 соответствует B1B2, а c 1 c 2 соответствует C 1 C 2 , аналогично «a» соответствует A, «b» соответствует B, а «c» соответствует C.Клеммы a 1 и A 1 имеют одинаковую полярность. На приведенной выше векторной диаграмме показан отстающий коэффициент мощности cos Φ. В сбалансированных условиях линейный ток в три раза превышает фазный ток.

Передаточное число для 3-фазного трансформатора

И коэффициент тока при пренебрежении током намагничивания

Из вышеприведенной диаграммы видно, что напряжения первичной и вторичной линий совпадают по фазе.Это соединение называется 0 ° - соединение .

Если поменять местами соединения фазной обмотки, мы получим разность фаз 180 ° между первичной и вторичной системами. Это соединение называется 180 ° - соединение .

Преимущество преобразования ∆ - ∆:

  1. Соединение треугольником хорошо подходит для сбалансированной и несбалансированной нагрузки.
  2. Если присутствует третья гармоника, она циркулирует по замкнутому пути и, следовательно, не появляется в волне выходного напряжения.
  3. Основное преимущество трансформатора ∆ - ∆ заключается в том, что если один трансформатор перестанет работать, то два других трансформатора продолжат работать. Это называется открытым дельта-соединением.

Недостаток ∆ - ∆ преобразования:

Недостатком трансформатора ∆ - ∆ является то, что он не содержит нейтральной точки, и его можно использовать только тогда, когда ни первичная, ни вторичная обмотка не требуют нейтрали, а требуемое напряжение низкое и умеренное.


2.Соединение звезда-звезда (Y - Y)

Рис. Соединение трансформатора звезда-звезда (фазовый сдвиг 0 °)

Коэффициенты напряжений для идеального трансформатора:

А текущие коэффициенты:

При соединении звезда-звезда возникают две серьезные проблемы:

  1. При соединении звезда-звезда, когда нагрузка несимметрична и нейтраль не предусмотрена, фазное напряжение имеет тенденцию становиться сильно несимметричным. Поэтому соединение звезда-звезда не подходит для несимметричной нагрузки.
  2. Ток намагничивания любого трансформатора очень несинусоидальный и содержит очень большую третью гармонику, которая необходима для преодоления насыщения для создания синусоидального потока.

3. Соединение треугольником (∆ - Y)

В соединении ∆ - Y трехфазных трансформаторов напряжение первичной линии равно напряжению первичной фазы (V LP = V pP ). Соотношение между вторичными напряжениями составляет V LS = V pS , следовательно, отношение линейного напряжения этого соединения составляет

.

(b)
Рисунок: Соединение трансформатора треугольником - звездой (провод с фазовым сдвигом 30 °), (b) Диаграмма

На приведенной выше векторной диаграмме показано соединение треугольником-звездой, обеспечивающее сбалансированную нагрузку при отстающем коэффициенте мощности cos Φ.Из векторной диаграммы видно, что напряжение вторичной фазы V и опережает напряжение первичной фазы V AN на 30 °. Аналогично, V bn опережает V BN на 30 °, а V cn опережает V CN на 30 °. Это также фазовое соотношение между соответствующими линейными напряжениями. Это соединение называется + 30◦ соединением .


4. Соединение звезда-треугольник (Y - ∆)

Соединение Y - ∆ трехфазных трансформаторов показано ниже.В связи с этим, напряжение первичной линии равно напряжению первичной фазы, умноженному на напряжение первичной фазы (V LP = V pP ). Напряжение вторичной линии равно напряжению вторичной фазы (V LS = V pS ). Соотношение напряжений каждой фазы -

Следовательно, отношение линейного напряжения соединения Y - ∆ равно

Рисунок: Y - ∆ соединение трансформатора (фазовый сдвиг провода 30◦)

Когда имеется фазовый сдвиг на 30 ° между соответствующими линейными напряжениями, этот тип соединения называется соединением + 30 ° .

И когда есть фазовый сдвиг на 30 ° между линейными напряжениями, соединение известно как -30 °, соединение .

Соединение ∆ - Y или Y - ∆ не имеет проблем с несимметричными нагрузками и третьей гармоникой.

Трансформатор

звезда-треугольник | Электрооборудование

В трехфазном трансформаторе звезда-звезда или треугольник-треугольник отсутствует фазовый сдвиг между соответствующими напряжениями любой фазы относительно нейтрали с обеих сторон.Однако во многих силовых трансформаторах желательно соединение обмотки в треугольник из соображений устранения гармоник. Таким образом, большинство силовых трансформаторов подключаются по схеме звезда-треугольник или треугольник.

В таких трансформаторах, даже в нормальных условиях эксплуатации, межфазные напряжения и межфазные напряжения на стороне hv смещены от соответствующих напряжений стороны Iv . Фазовый сдвиг 30 ° входит в группу 4, а фазовый сдвиг -30 ° входит в группу 3.Аналогичным образом смещаются токи с двух сторон. Как правило, при расчетах короткого замыкания фазовый сдвиг не учитывается.

Теперь рассмотрим трехфазный трансформатор со звездой-треугольником с соединением по схеме Y первичной стороны и соединением вторичной стороны треугольником, как показано на рис. 3.6. Показанные параллельно друг другу обмотки, намотанные на один и тот же сердечник, имеют магнитную связь. Маркировка полярности указана на каждой фазе.

Точки на обмотках указывают выводы, которые одновременно являются положительными по сравнению с выводами без точек.Если фаза обозначена как ABC на стороне звезды, есть несколько способов обозначить фазы a b c на стороне треугольника.

Обозначение, указанное на схеме, соответствует соединению + 90 °, при котором фаза прямой последовательности a к напряжению нейтрали (сторона треугольника) ведет фазу A к напряжению нейтрали (сторона звезды) на 90 °, и, таким образом, линейные токи в a и A.

Эта маркировка удобна в вычислительном отношении. Альтернативный способ - обозначить дельту как b → a, c → b и a → c, и, таким образом, мы получим стандартное соединение Yd 1 - 30 °.Если полярности на стороне треугольника также поменяны местами, мы имеем стандартное соединение Yd 11 , 30 °.

Двойные суффиксы используются для линейных напряжений и дельта-токов, а одиночные суффиксы используются для линейных токов и фазных напряжений (между фазами и нейтралью). Коэффициент линейного преобразования принимается равным единице.

Напряжения прямой и обратной последовательности на первичной (звезда) и вторичной (треугольник) сторонах трансформатора показаны на рис. 3.7, а токи прямой и обратной последовательности на двух сторонах трансформатора показаны на рис.3.8.

Из этих цифр следует, что -

V a1 = jV A1 ; I a1 = jI A1 ; V a2 = - jV A2 и I a2 = - jI A2 … (3.5)

В случае реверсирования потока мощности, т. Е. Когда треугольник действует как первичный, а звезда как вторичный, векторы напряжения не изменяются, а все векторы тока меняются местами.Соотношение векторов между напряжениями и токами звезды и треугольника остается неизменным.

Таким образом, мы видим, что величина фазового сдвига одинакова для компонентов прямой и обратной последовательности. Однако направление фазового сдвига в случае компонентов обратной фазовой последовательности является обратным по отношению к направлению, применимому к компонентам прямой последовательности (из-за обратной последовательности фаз).

Величина и направление фазового сдвига зависит от группы трансформатора и расположения опорных фаз.Фазовый сдвиг величин нулевой последовательности не нужно учитывать в трансформаторах звезда-треугольник, потому что токи нулевой последовательности не протекают в линиях на стороне, соединенной треугольником.

Характеристики и применение трансформаторов заземления зигзагообразно и звезда-треугольник

Экономически эффективным способом получения нейтрали относительно земли существующих незаземленных систем является использование заземляющих трансформаторов. Обычно используемые типы заземляющих трансформаторов - это соединенная звезда (зигзаг) и звезда-треугольник. Трансформаторы заземления являются важными электромагнитными устройствами машин в энергосистемах.

Роль заземляющих трансформаторов в заземленных энергосистемах

Заземление энергосистемы имеет жизненно важное значение, так как доступность, устойчивость к короткому замыканию, переходные перенапряжения, базовый уровень изоляции (BIL) и другие факторы зависят от метода заземления нейтрали.

Заземляющие трансформаторы создают соединение с заземленной нейтралью в незаземленной трехфазной системе - как трехпроводная система, питаемая от вторичной обмотки треугольником - обеспечивая путь для токов нулевой последовательности при замыкании на землю.Они также позволяют протекать тройным гармоникам возбуждающего тока в незаземленном трансформаторе.

При проектировании заземляющих трансформаторов ставятся две цели: низкий импеданс нулевой последовательности и небольшие потери холостого хода (гистерезис и потери на вихревые токи). Эти элементы играют жизненно важную роль в эффективности и стоимости заземления.

Есть еще две распространенные конфигурации трехфазных заземляющих трансформаторов или трехфазных заземляющих батарей:

  1. звезда-треугольник, который также может использоваться для подачи вспомогательного питания
  2. Соединение звездой или зигзагом, с вторичной обмоткой или без нее

Стандартной практикой в ​​США является твердое заземление для напряжений до 1000 В и выше 15 кВ и через полное сопротивление от 1000 В до 15 кВ.

Трансформаторы заземления подключаются к трехфазным линиям. В нормальных условиях номинальное напряжение сбалансировано и сдвинуто по фазе на 120 °, и только возбуждающий ток циркулирует по обмоткам.

Токи синфазны, протекают через нейтрали. Эти синфазные токи составляют:

  • Тройные гармоники возбуждающего тока
  • Токи нулевой последовательности, исходящие от:
    • б1. Несбалансированные нагрузки
    • b2. Неисправности заземления

Заземляющие трансформаторы

также могут использоваться в энергосистеме для уменьшения полного сопротивления замыканиям на землю и обеспечения достаточного тока заземления для реле.Они также могут ограничивать уровень тока замыкания на землю только с помощью импеданса трансформатора или, если требуется, с помощью резистора или импеданса, вставленного в нейтраль трансформатора или внутри обмотки треугольником при соединении звезда-треугольник.

Обычно заземляющие трансформаторы - это устройства кратковременного действия. По этой причине их размер и стоимость меньше, чем у трансформатора непрерывного действия той же мощности.

Зигзагообразный трансформатор заземления

Часто используется тип заземляющего трансформатора, соединенный звездой или зигзагом.Типичные зигзагообразные трансформаторы не имеют вторичной обмотки и имеют полезные соединения обмоток, которые позволяют протекать только синфазные токи через нейтраль. Это могут быть трехфазные трансформаторы или группа из трех однофазных блоков.

Зигзагообразное расположение является наиболее распространенным из-за его более низкой стоимости и способности конструкции с железным сердечником ограничивать поток трех гармонических потоков. Зигзагообразные трансформаторы меньше по размеру, чем трансформаторы звезда-треугольник, при том же импедансе нулевой последовательности.

На рис. 1 показаны две катушки с одинаковым числом витков, намотанных в каждом плече магнитопровода - одна называется внешней катушкой (зиг), а другая внутренняя катушка (заг). Выводы с одинаковой относительной полярностью внешней катушки одной ветви и внутренней катушки следующей ветви соединены таким образом, что цепь является симметричной, а ток течет в противоположных направлениях. Фазы незаземленной системы подключаются к внешним катушкам, а внутренние катушки образуют нейтраль.

Рисунок 1.Трансформатор заземления трехфазный зигзагообразный, сердечник

Токи, проходящие через клеммы a, b и c, протекают в одной катушке в направлении, противоположном направлению другой катушки. Если эти токи равны по величине и фазе, они покидают клемму n и не создают чистой магнитодвижущей силы (MMF) ни в одной из ветвей. Тогда нет никакого сопротивления их потоку, кроме небольшого сопротивления утечки. Эта концепция в равной степени применима к тройным гармоникам тока возбуждения трансформатора и токам нулевой последовательности замыканий на землю.

При импедансе между нейтралью и землей, это полное сопротивление и полное сопротивление утечки ограничивают ток короткого замыкания.

В каждой ветви токи прямой и обратной последовательности создают суммарную MMFmmf, возникающую из разности двух идентичных компонентов, сдвинутых по фазе на 60 °. Без дополнительной обмотки для протекания дополнительного тока величина тока в обмотках - это как раз то, что необходимо для возбуждения сердечника до плотности потока, необходимой для поддержки приложенного напряжения на клеммах.

На рис. 2 показана векторная диаграмма напряжения для зигзагообразного соединения, а на рис. 3 показан поток токов нулевой последовательности при замыкании линии на землю.


Рис. 2. Фазорная диаграмма напряжения зигзагообразного заземляющего трансформатора

Рис. 3. Поток тока нулевой последовательности в зигзагообразном заземляющем трансформаторе

В заключение, зигзагообразное соединение создает высокий импеданс намагничивания для потока сбалансированных токов прямой и обратной последовательности и гораздо более низкий импеданс утечки для потока тройных гармоник и токов нулевой последовательности.В энергосистеме зигзагообразный трансформатор с нейтралью, соединенной с землей, обеспечивает путь для токов нулевой последовательности, возникающих из-за замыканий на землю. Он мало влияет на токи прямой и обратной последовательности.

Трансформатор заземления звезда-треугольник

Подключение заземляющего трансформатора звезда-треугольник такое же, как и у обычного силового трансформатора, но не обязательно обеспечивает питание нагрузки на вторичной обмотке, соединенной треугольником.

Как и раньше, течет только ток возбуждения при подаче сбалансированных трехфазных напряжений.При этом условии, напряжения, наведенные во вторичной обмотке, также сбалансированы, а общее напряжение вокруг обмоток треугольником равно нулю.

При одиночном замыкании на землю напряжение одной из первичных обмоток падает, и наведенное на ее вторичной обмотке напряжение равно нулю. Чистое вторичное напряжение больше не равно нулю, и большой ток нулевой последовательности течет по замкнутому треугольнику. Этот ток нулевой последовательности отражает первичную обмотку и течет к месту повреждения, как показано на рисунке 4.


Рис. 4. Прохождение тока нулевой последовательности в заземляющем трансформаторе звезда-треугольник

При заземлении с высоким сопротивлением подключение заземляющего резистора через разомкнутый треугольник ограничит ток короткого замыкания до требуемого значения.

Выравнивание напряжения с заземляющими трансформаторами звезда-треугольник

Искажение напряжения между фазой и нейтралью возникает как следствие трех гармоник напряжений в незаземленных батареях трансформаторов типа звезда-звезда или трехфазных блоках кожухо-го типа.При таком подключении обмоток напряжения на нейтрали кажутся несимметричными и несинусоидальными. Для выравнивания этих напряжений требуется удаление тройных гармоник с помощью заземляющего трансформатора звезда-треугольник.

Заземляющий трансформатор звезда-треугольник пропускает тройные гармоники возбуждающего тока, тем самым создавая синусоидальную магнитную волну и подавляя тройные гармоники линейного напряжения.

На рис. 5 показан трансформатор заземления звезда-треугольник с заземленной первичной обмоткой, подключенный к вторичной обмотке незаземленного блока звездо-звезда.


Рис. 5. Поток тройных гармоник, возбуждающих токи силового трансформатора "звезда-звезда"

Заземление обеих нейтрали или их соединение проводом позволяет компонентам тройной гармоники звезды-звезды течь во вторичных обмотках и первичных обмотках заземляющего трансформатора. Тройные гармоники в первичной обмотке индуцируют циркулирующие токи тройных гармоник во вторичной обмотке, соединенной треугольником. Затем вторичная обмотка, соединенная треугольником, будет нести тройные гармоники тока возбуждения цепи звезда-звезда плюс тройные гармоники тока возбуждения заземляющего трансформатора.

Обзор заземляющих трансформаторов

Назначение блока заземляющего трансформатора или трехфазного заземляющего трансформатора - заземлить нейтраль системы с изолированной нейтралью.

Наиболее распространенные конфигурации - звезда-треугольник, соединенная звезда или зигзаг.

Если напряжение в системе симметрично, напряжения между фазой и нейтралью сбалансированы, и заземляющий трансформатор потребляет ток, достаточный для его возбуждения.

При возникновении неисправности или несимметричной нагрузки в системе напряжения между фазой и нейтралью больше не уравновешиваются, и синфазные токи той же величины могут течь в фазах трансформатора.Эти токи являются составляющими нулевой последовательности. В зигзагообразном соединении токи нулевой последовательности не создают полезной намагниченности железного сердечника, потому что они текут в противоположных направлениях в каждом плече и видят только низкое сопротивление утечки катушек.

Заземляющие трансформаторы обеспечивают гораздо меньший импеданс для токов нулевой последовательности, чем для возбуждающих токов в сбалансированной системе, обеспечивая низкоомный путь к земле и сохраняя нейтраль на уровне земли.

При замыкании линии на землю заземляющие трансформаторы позволят пропустить достаточно большой ток короткого замыкания для активации схем защиты.Заземляющие трансформаторы также позволяют потоку тройных гармоник выравнивать напряжения в некоторых соединениях трансформатора.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *