Трехфазный трансформатор это: Принцип действия трехфазного трансформатора | Русэлт

Разное

Содержание

Принцип действия трехфазного трансформатора | Русэлт


Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.


В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым. Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность


Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней. На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.


На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка. Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции. Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (так называемая, электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.


Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы


Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.


Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.


Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Трехфазный трансформатор. Его устройство и схема.

Для трансформирования энергии в трехфазных системах используют либо группу из трех однофазных трансформаторов (именно так и работают мощные однофазные трансформаторы, устанавливаемые на крупных электростанциях), у которых первичные и вторичные обмотки соединяются звездой или треугольником, либо один трехфазный трансформатор с общим магнитопроводом.

Устройство трехфазного трансформатора

Трехфазные трансформаторы могут иметь различные схемы соединения первичных и вторичных обмоток. Все начала первичных обмоток трансформатора обозначают большими буквами: А, В, С; начала вторичных обмоток — малыми буквами: а, Ь, с. Концы обмоток обозначаются соответственно: X, У, Z и х, у, z. Зажим выведенной нулевой точки при соединении звездой обозначают буквой О.

Наибольшее распространение имеют соединения обмоток по схеме «звезда» (Y) и «треугольник» (D), причем первичные и вторичные обмотки могут иметь как одинаковые, так и различные схемы. Если при соединении обмоток «звездой» нулевая точка выводится, то такое соединение называют «звезда c нулем» (Yо).

Самым простым и дешевым из них является соединение обеих обмоток трансформатора звездой (Y/Y), при котором каждая из обмоток и ее изоляция (при глухом заземлении нейтральной точки) должны быть рассчитаны только на фазное напряжение и линейный ток; так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению, то, следовательно, соединение обмоток звездой требует в каждой из обмоток меньшего количества витков, но большего сечения проводников с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение.

Схема трехфазного трансформатора

На рисунке приведено устройство трехфазного трансформатора при соединении обеих обмоток звездой (Y/Y). Такое соединение широко применяют для трансформаторов небольшой и средней мощности (примерно до 1800 кВ-А). Соединение звездой является наиболее желательным для высокого напряжения, так как при нем изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже обходится соединение обмоток треугольником.

Соединение обмоток треугольником конструктивно удобнее при больших токах. По этой причине соединение Y/D широко применяется для трансформаторов большой мощности в тех случаях, когда на стороне низшего напряжения не требуется нейтрального провода.

При трехфазной трансформации только отношение фазных напряжений U/U всегда приближенно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток w1/w2; что же касается линейных напряжений, то их отношение зависит от способа соединения обмоток трансформатора. При одинаковом способе соединения (Y/Y или D/D) отношение линейных напряжений также равно коэффициенту трансформации. Однако при различном способе соединения (Y/D или D/Y) отношение линейных напряжений меньше или больше этого коэффициента в √3 раз. Это дает возможность регулировать вторичное линейное напряжение трансформатора соответствующим изменением способа соединения его обмоток.

Принцип работы трехфазного трансформатора

Принцип действия трехфазного трансформатора

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.

В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым.

Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней.

На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.

На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка.

Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции.

Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.

Трансформатор силовой трехфазный с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)

Трансформатор силовой трехфазный ТС и ТСЗ

Трансформатор-стабилизатор высоковольтный дискретный ВДТ-СН

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.

Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.

Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта.

Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока.

Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того, как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины.

Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

  • однофазные;
  • трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

  • для питания токоприёмников специального назначения;
  • для присоединения измерительных приборов;
  • для изменения значения напряжения при испытаниях;
  • для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции.

При подключении к сети первичной обмотки в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

  • магнитопровод;
  • обмотки высокого и низкого напряжения;
  • бак;
  • вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

  • расширительный бак;
  • выхлопная труба;
  • пробивной предохранитель;
  • приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

  • бронестержневой;
  • броневой;
  • стержневой.

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно.

У трансформаторного масла две задачи:

  • охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
  • повышение изоляции.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные.

Существует три схемы соединения:

  • звезда;
  • треугольник;
  • зигзаг.

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Сфера использования

Такие трансформаторы в основном используются в промышленности. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Его изделие не имело замкнутого сердечника, он появился позже – в 1884 году. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый трёхфазный асинхронный двигатель и трансформатор. Через два года была представлена презентация трёхфазной высоковольтной линии протяженностью 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Чуть позже появились масляные агрегаты, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 3.4 из 5.

Устройство 3-трехфазного трансформатора, схема подключения, принцип работы

 

Устройство 3 фазного трансформатора

Устроен трехфазный трансформатор преимущественно с  стержневыми сердечниками. Если использовать три однофазных трансформатора, где каждый трансформатор  имеет свою обмотку, а затем их объединить, как показано на рисунке где у них есть общий стержень, не имеющий обмоток то получится устройство трехфазного трансформатора. Принцип действия в том, что три стержня здесь объединены в общий «нуль». Через этот общий «0» будут проходить общие магнитные потоки, которые равные по величине, но по фазе сдвинутые на 1/3 периода, то сумма потоков будет равна «нулю» в произвольный момент времени. Если магнитный поток (Фа + Фb + Фс= 0), то общий стержень становиться ненужным.

Конструкция трехфазного трансформатора имеет всего три стержня расположенных в одной плоскости.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции. При подключении к сети первичной обмотки, в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе.  … Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб; W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Обмотки трехфазного трансформатора располагаются на каждом из стержней и включают для каждой фазы свои обмотки высшего и низшего напряжения. Ярмо сверху и снизу объединяет стержни трансформаторов.

Обмотки однофазных трансформаторов не чем не отличаются конструктивно  от трех фазных.

Первичные обмотки трансформатора называются обмотками высшего напряжения (ВН) и обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки называются обмтками низшего напряжения (НН) и обозначаются малыми буквами.

Детальный принцип работы 3- фазного трансформатора

Трехфазный ток можно трансформировать тремя совершенно отдельными однофазными трансформаторами. В этом случае обмотки всех трех фаз магнитно не связаны друг с другом: каждая фаза имеет свою магнитную цепь. Но тот же трехфазный ток можно трансформировать и одним трехфазным трансформатором, у которого обмотки всех трех фаз магнитно связаны между собою, так как имеют общую магнитную цепь.

Чтобы уяснить себе принцип действия и устройства трехфазного трансформатора, представим себе три однофазных трансформатора, приставленных один к другому так, что три стержня их образуют один общий центральный стержень (рис. 1). На каждом из остальных трех стержней наложены первичные и вторичные обмотки (на рис. 1 вторичные обмотки не изображены).

Предположим, что первичные катушки всех стержней трансформатора совершенно одинаковы и намотаны в одном направлении (на рис. 1 первичные катушки намотаны по часовой стрелке, если смотреть на них сверху). Соединим все верхние концы катушек в нейтраль О, а нижние концы катушек подведем к трем зажимам трехфазной сети.

рис 1

Токи в катушках трансформатора создадут переменные во времени магнитные потоки, которые будут замыкаться каждый в своей магнитной цепи. В центральном составном стержне магнитные потоки сложатся и в сумме дадут ноль, ибо эти потоки создаются симметричными трехфазными токами, относительно которых мы знаем, что сумма мгновенных значений их равна нулю в любой момент времени.

Например, если бы в катушке АХ ток I, был наибольший и проходил в указанном на рис. 1 направлении, то магнитный поток был бы равен наибольшему своему значению Ф и был направлен в центральном составном стержне сверху вниз. В двух других катушках BY и CZтоки I2 и I3 в тот же момент времени равны половине наибольшего тока и имеют обратное направление по отношению к току в катушке АХ (таково свойство трехфазных токов). По этой причине в стержнях катушек BY и CZ магнитные по токи будут равны половине наибольшего потока и в центральном составном стержне будут иметь обратное направление по отношению к потоку катушки АХ. Сумма потоков в рассматриваемый момент равна нулю. То же самое имеет место и для любого другого момента.

Отсутствие потока в центральном стержне не означает отсутствия потоков в остальных стержнях. Если бы мы уничтожили центральный стержень, а верхние и нижние ярма соединили в общие ярма (см. рис. 2), то поток катушки АХ нашел бы себе путь через сердечники катушек BY и CZ, причем магнитодвижущие силы этих катушек сложились бы с магнитодвижущей силой катушки АХ. В таком случае мы получили бы трехфазный трансформатор с общей магнитною цепью всех трех фаз.

Рисунок 2.

Так как токи в катушках смещены по фазе на 1/3 периода, то и создаваемые ими магнитные потоки также смещены во времени на 1/3 периода, т. е. наибольшие значения магнитных потоков в стержнях катушек следуют друг за другом через 1/3 периода.

Следствием сдвига по фазе магнитных потоков в сердечниках на 1/3 периода является такой же сдвиг по фазе и электродвижущих сил, индуктируемых как в первичных, так и во вторичных катушках, наложенных на стержнях. Электродвижущие силы первичных катушек почти уравновешивают приложенное трехфазное напряжение. Электродвижущие силы вторичных катушек при правильном соединении концов катушек дают трехфазное вторичное напряжение, которое подается во вторичную цепь.

Как обозначаются начала первичной обмотки трехфазного трансформатора

Все начала первичных обмоток трехфазного трансформатора обозначают большими буквами: А, В, С; начала вторичных обмоток — малыми буквами: а, Ь, с. Концы обмоток обозначаются соответственно: X, У, Z и х, у, z. Зажим выведенной нулевой точки при соединении звездой обозначают буквой О.

А, В, С – обозначают начало обмоток высшего напряжения, а буквы X, Y и Z означают конец этих обмоток.

Трансформаторы с «нулевой точкой» имеют выведенный конце под клемму обозначенный большой буквой О.

Аналогично обозначают концы обмоток низшего напряжения, но используют для этого строчные  буквы х, у, z – это конец фазных обмоток, а, в, с их начало.

Звезда и треугольник – это основные способы соединения обмоток 3 -х фазного  трансформатора.

Соединяя свободные выводы трех обмоток между собой их начала, или концы образуют нейтральную точку. Остальные свободные зажимы подключаются к трехфазной нагрузке или входному напряжению, идущему на трансформатор от линии электропередач.

Соединение обмоток трансформатора в звезду

Соединение обмоток в треугольник происходит по принципу последовательного подключения, когда конец одной обмотки соединяется с началом другой, а конец второй обмотки соединяется с началом третей обмотки.

соединение в треугольник

Точки соединения обмоток подключаются внешние устройства. Обозначение выводов трехфазного трансформатора и их схемы подключения.

∆ — соединение обмоток трансформатора треугольником.

Y – соединение обмоток трансформатора звездой.

обозначение трехфазных трансформаторов

Соединение обмоток под чертой указывает на обмотки низшего напряжения, а над чертой высшего напряжения.

Цифра – указывает на угол между векторами ЭДС с 30° градусами угловых единиц.

Расшифровка обозначение указывает, что обмотки высшего в первом случае соединены звездой, низшего напряжения так же звездой. При этом обмотки низшего напряжения имеют подключенную «0» точку.

Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора?

Трехфазные трансформаторы используются для питания трехфазных или двухфазных сетей, имеющих либо общий трехфазный магнитопровод, либо два или три отдельных магнитопровода стержневого типа.

По способу сборки в современных конструкциях как для однофазных, так и для трехфазных магнитопроводов преимущественное распространение получили шихтованные типы, как более надежные в эксплуатации, удобные в производстве, требующие менее сложного оборудования и приспособлений для сборки.

Где применяется трехфазный трансформатор

Трёхфазный трансформатор используется для преобразования напряжения и применяется как устройство в сфере электрификации промышленных предприятий и жилых помещений. Кроме того, 3 фазные трансформаторы незаменимы на судах, так как с их помощью осуществляется питание приборов различного номинала.

Видео: Принцип работы трансформатора

Трансформаторы могут получать переменный ток с одним напряжением и выдавать его с другим. Таким образом, они служат для повышения эффективности передачи электроэнергии на большие расстояния. В данном видео мы рассмотрим принцип работы и конструкцию простейшего устройства трехфазного трансформатора.

Видео: Что такое звезда и треугольник в трансформаторе

Поделиться ссылкой:

Трехфазные и однофазные трансформаторы: устройство, принцип работы, виды

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта. Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока. Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Соответственно для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины. Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

  • однофазные;
  • трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

  • для питания токоприёмников специального назначения;
  • для присоединения измерительных приборов;
  • для изменения значения напряжения при испытаниях;
  • для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции. При подключении к сети первичной обмотки, в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

  • магнитопровод;
  • обмотки высокого и низкого напряжения;
  • бак;
  • вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

  • расширительный бак;
  • выхлопная труба;
  • пробивной предохранитель;
  • приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

  • бронестержневой;
  • броневой;
  • стержневой.

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно. У трансформаторного масла две основные задачи:

  • охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
  • повышение изоляции.

Расширительный бак устанавливают в трансформаторах с обмоткой высокого напряжения более 6 кВ и мощностью аппарата выше 75 кВА. Отбирая теплоту у обмоток, трансформаторное масло постепенно нагревается и расширяется. Его излишек попадает в расширительный бак. Функцией расширителя является защита масла от окисления и увлажнения.

В высокомощных трансформаторах трубопровод расширителя снабжён газовым реле и краном, который отсоединяет расширитель от бака в случае необходимости.

Вводы и выводы нужны для присоединения концов обмоток к линиям электропередачи. Находятся они на крышке бака. Представляют собой стеклянный или фарфоровый изолятор с токопроводящим медным стержнем внутри. К вводам прикрепляют первичную, а к выводам — вторичную обмотку.

На крышке бака расположен переключатель напряжения (анцапфа). С помощью этого устройства можно изменять число подключённых витков обмоток единовременно по трём фазам. Эта манипуляция позволяет повышать или понижать выходное напряжение при необходимости.

Функция выхлопной трубы состоит в предотвращении повреждения бака при возникновении аварийных режимов. В случае пробоя, короткого замыкания, масло стремительно нагревается, и появляются газы. Благодаря наличию выхлопной трубы, бак при значительном давлении не разрывается, а повреждается всего лишь стеклянная мембрана в трубе. При этом масло и газы попадают наружу.

Пробивной предохранитель устанавливают рядом с вводами и выводами. Его цель состоит в защите низковольтных сетей от появления в них высокого напряжения.

Термометрический сигнализатор необходим для контроля над уровнем температуры трансформаторного масла, а также для подачи сигнала при перегреве.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные. Существует три схемы соединения:

  • звезда;
  • треугольник;
  • зигзаг.

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Группа соединения обмоток показывает отставание вектора электродвижущей силы понижающей обмотки от вектора э. д. с. повышающей обмотки. Обозначают группу соединения рядом чисел от 0 до 11.

Потери и коэффициент полезного действия

Трансформатор — вид электрической машины с минимальным количеством потерь. Их число ничтожно мало и составляет 1—2%.

Электрические потери идут на нагревание обмоток аппарата и колеблются прямо пропорционально изменению нагрузки. Магнитные потери появляются из-за перемагничивания сердечника магнитопровода и зависят лишь от значения напряжения, которое подводится к первичной обмотке. Поэтому подключение трансформатора на повышенное напряжение приводит к увеличению магнитных потерь.

Коэффициент полезного действия (КПД) электрической машины являет собой отношение полезной мощности на выходе электрической машины к подводимой на входе. КПД трансформатора принимает максимальное значение при загрузке аппарата на 45—65%.

Трансформаторы специального назначения

Преобразователи напряжения, которые не предназначены для питания осветительной и силовой нагрузки, относятся к специальным трансформаторам. Они бывают нескольких видов: измерительные, сварочные, автотрансформаторы.

Измерительные преобразователи напряжения

Измерительные трансформаторы применяются для включения приборов измерения в цепи высокого напряжения. Их использование позволяет:

  • расширить границы измерения установок переменного тока;
  • увеличить защиту лиц, обслуживающих аппараты;
  • применять для измерения приборы небольшого размера и веса.

Подразделяются на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Первичная обмотка измерительных трансформаторов подключается в сеть, а к вторичной присоединяются приборы измерения.

Сварочное оборудование

Сварочные трансформаторы снижают напряжение сети (220 В или 380 В) до необходимого 60—70 В. Невысокое напряжение при сварке обеспечивает безопасность лицам, проводящим сварку. Понижение значения напряжения меньше 60 В недопустимо ввиду того, что дуга может попросту не зажечься.

Сварочные трансформаторы не боятся коротких замыканий, так как при этом режиме работы сила тока длительное время удерживается в пределах допустимых значений.

Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения

В машинных залах для запуска двигателей большой мощности, а также в лабораториях при проведении различного рода испытаний используются автотрансформаторы.

Основная отличительная черта автотрансформаторов — наличие электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. В понижающих автотрансформаторах этот факт является недостатком, так как при недостаточном соблюдении техники безопасности, при аварийном режиме, поломке прибора, жизнь и здоровье обслуживающего персонала может оказаться под угрозой.

Параллельная работа

Для надёжной работы большого количества токоприёмников недостаточно одного силового трансформатора. Поэтому на подстанциях в работу подключено несколько преобразователей напряжения. Присоединение трансформаторов к группе одних и тех же потребителей, называется параллельной работой. Включать любые преобразователи напряжения на параллельную работу нельзя. Необходимо, чтобы выполнялись некоторые особые требования.

Изобретение трансформатора дало шанс переменному току прочно войти в развитие промышленности и занять своё место в быту и сельском хозяйстве.

Все про трехфазные трансформаторы: строение, виды, принцип работы

15. 03.2019

Трехфазный трансформатор это специализированное устройство для изменения величины напряжения в сети трехфазного переменного тока. Главный принцип работы трансформатора основан на эффекте электродвижущей силы (ЭДС) и электромагнитной индукции, что позволяет исключить гальваническую связь между обмотками высокого и низкого напряжения.

Конструктивные особенности

Трехфазные трансформаторы состоят из следующих основных конструктивных частей:

  • Магнитопровод. Обеспечивает место для фиксации обмоток и создает направление для магнитного потока.
  • Обмотка высокого и низкого напряжения. Представляют собой изолированные друг от друга обмотки из меди или алюминия, которые предназначены для создания магнитного потока.
  • Высоковольтные вводы. Обеспечивают безопасный ввод/вывод высокого напряжения на соответствующие обмотки.
  • Низковольтные выводы. Обеспечивают безопасное подключение линий электропередач к обмоткам низкого напряжения.
  • Трансформаторный бак. Является обязательным элементом масляных трансформаторов, который создает все условия для работы магнитопровода с обмотками в трансформаторном масле.
  • Устройство переключения (РПН или ПБН). Специальные устройства для изменения параметров первичной обмотки с целью поддержания стабильной величины напряжения на вторичной обмотке.
  • Приборы контроля и сигнализации. Они обеспечивают безопасный и стабильный режим работы основного электрооборудования, а также оповещение о наличии отклонений.

Схема трехфазного трансформатора подбирается с учетом рабочих параметров электрической сети, требований потребителей электроэнергии и бюджета затрат.

Разновидности

Все трехфазные трансформаторы классифицируют по многочисленным критериям:

  1. Схема соединения обмоток: звезда, треугольник, зигзаг.
  2. Группа соединения обмоток.
  3. Тип подключения трехфазного трансформатора к нейтрали.
  4. Основное назначение: понижающие, повышающие, измерительные, для защиты сети, промежуточные.
  5. Тип изоляции обмоток: масляные, с сухой изоляцией,
  6. Материал для обмоток: медь, алюминий.
  7. Величина номинального напряжения: высоковольтные, низковольтные.
  8. Конструкция магнитопровода: стержневой, броневой, бронестержневой.

Электротехническая компания «ЭЛЕКОМ» реализует широкую номенклатуру трехфазных трансформаторов от зарубежных и отечественных производителей. Мы предоставляем изделия, которые в полной степени соответствуют всем международным стандартам качества.

https://elekom.ru/catalog/silovye-transformatory

схема подключения и способы соединения обмоток

На чтение 5 мин Просмотров 1.5к. Опубликовано Обновлено

Любой современный трехфазный трансформатор – это особое электротехническое устройство, обеспечивающее потребителя электроэнергией нужного вида и качества. Подобно всякому трансформаторному преобразователю, он содержит первичные и вторичные обмотки, которых в этом случае насчитывается три пары. На высоковольтных подстанциях благодаря этому устройству удается получить напряжение нужной величины, а затем передать его по линии с глухозаземленной нейтралью.

Назначение и виды

Трехфазный трансформатор

Классический станционный трехфазный силовой трансформатор используется для преобразования высоковольтной энергии в удобную для потребителя форму. На его первичные обмотки подается высокое напряжение (6,3-10 киловольт), а на выходе получают более удобные для использования в быту 220 Вольт. Эта величина измеряется между фазами и нулевой жилой трансформатора, называемой нейтралью. Ее принято обозначать как фазное напряжение, в отличие от линейных 380 Вольт, отсчитываемых между каждой из фаз.

Трехфазные понижающие трансформаторы этого класса обеспечивают передачу тока от местной подстанции по подземному кабелю или линии электропередач непосредственно до конечного потребителя. Для этих целей используется специальный 4-хжильный кабель в бронированном сердечнике, либо воздушный провод марки СИП. По ним электрическая энергия доставляет прямо по назначению — на вводно-распределительные устройства обслуживаемых территорий и объектов.

По своему функциональному назначению 3 фазные трансформаторы подразделяются на следующие классы:

  • линейные (станционные) устройства;
  • специальные преобразовательные агрегаты.

Особо выделяются трехфазные разделительные трансформаторы, используемые для развязки электрических схем и силовых цепей.Испытательный трансформатор

Специальные устройства делятся на следующие виды:

  • Испытательные трансформаторы. К ним принято относить трехфазные автотрансформаторные системы.
  • Устройства, используемые для питания специальной аппаратуры: сварочных агрегатов, в частности.
  • Симметрирующие трансформаторные агрегаты.

Первые два типа применяются в исследовательских целях. Трансформаторы симметрирующие трехфазные используются для устранения перекоса фаз, возникающего в электрических сетях из-за неравномерности распределения нагрузок.

В электротехнике также встречаются варианты двухфазных трансформаторов, нередко применяемых в электронных схемах и устройствах автоматики. Они устроены так, что два выходных напряжения сдвинуты одно относительно другого на 90 электрических градусов. Чаще всего такие электротехнические решения используются в сварочном оборудовании.

Устройство трансформатора

Устройство трехфазного силового трансформатора

По своему устройству трехфазные трансформаторы представляют сборную конструкцию, состоящую из следующих узлов:

  • основание, изготавливаемое в виде прочного пластикового каркаса;
  • магнитопровода, размещенные в каркасных секциях;
  • набор первичных и вторичных катушек с проволочными обмотками;
  • распределительная (распаечная) панель с контактными колодками;
  • система охлаждения, необходимая для отвода тепла от рабочей зоны.

Каждое из известных исполнений таких устройств в том или ином виде содержит все обозначенные узлы. При этом они различаются способом соединения обмоток, а также типом используемого в них магнитопровода. Конструктивные особенности отдельных моделей отражаются на их рабочих характеристиках, в частности на величине потерь в магнитопроводе и коэффициенте полезного действия.

Исключение составляет панель распайки отводов обмоток трансформатора, благодаря которой удается комбинировать группы подключений для получения нужной конфигурации.

Способы соединения обмоток

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Основное отличие различных трансформаторных схем состоит в используемых при их включении конфигурациях (способах соединения обмоток). При организации централизованного энергоснабжения традиционно применяются две классические схемы, называемые «треугольник» и «звезда». Первый вариант предполагает последовательное включение первичных и вторичных фазных обмоток: конец одной катушки подсоединяется к началу следующей).

При использовании схемы «звезда» начала всех фазных жил первичной и вторичной обмоток объединяются в одной точке, называемой нейтралью, а их концы подсоединяются к 3-хпроводной нагрузочной линии. В этом случае для передачи электроэнергии потребуется кабель, содержащий четыре жилы. При подключении в линию вторичных трансформаторных обмоток, соединенных в «треугольник», используется только три жилы. Возможен еще один вариант их включения, который называется «взаимосвязанная звезда». Однако из-за редкости его применения он не рассматривается.

Варианты конфигураций

Варианты обмоток

При организации систем энергоснабжения возможно несколько комбинаций включения первичных и вторичных обмоток трехфазного трансформатора. Набор производимых при этом коммутационных действий:

  • Первичная обмотка выполняется как «звезда», а вторичная – в виде «треугольника».
  • При втором подходе используется обратный порядок включения.
  • В третьем случае применяется уже рассмотренная комбинация типа «звезда»-«звезда» или же вариант с двумя треугольниками (другое название – дельта-дельта).

Для учета всех способов включения первичных и вторичных обмоток и последующего расчета параметров трансформатора в электротехнике используются специальные идентификационные таблицы.  В них приводятся возможные сочетания и комбинации, используемые, если требуется подключить трансформатор в линию и получить от него максимальную отдачу. От правильности выбора этого сочетания в каждом конкретном случае зависит эффективность работы всей системы энергоснабжения.

Параллельное включение

Соединение вторичных обмоток

Параллельное включение одинаковых вторичных обмоток позволяет увеличить мощность (ток) на выходе устройства. Этим путем удается увеличить КПД и нагрузочную способность обслуживаемой линии.

При использовании данного подхода потребуется учесть одну важную деталь, связанную с порядком соединения вторичных обмоток. Для получения ожидаемых результатов обмотки должны включаться синфазно, что означает соединение однотипных концов всех трех катушек в одной точке. При нарушении этого правила напряжение на выходе двух соединенных не синфазно обмоток будет близко к нулю (действует принцип замещения). Когда эту ошибку допускают при включении трансформатора, его мощность и КПД существенно снижаются. Если при вторичной проверке обнаружится, что напряжение не изменилось по сравнению с одиночным включением, значит катушки включены синфазно.

Преобразовательное устройство, определяемое как трансформатор 220 на 380 Вольт 3 фазы, удается получить, если применить специальную схему с повышением выходного напряжения. Ее особенностью является наличие одной первичной и трех вторичных обмоток, включенных по схеме «звезда» или «треугольник».

Трехфазный трансформатор

— принцип работы и конструкция

Трехфазная система используется для выработки, передачи и распределения электроэнергии. Он генерирует электроэнергию в больших масштабах для удовлетворения потребностей промышленности и коммерческих предприятий. Три идентичных однофазных трансформатора соединены соответствующим образом или объединены на одном сердечнике, образуя трехфазную систему. В зависимости от потребностей промышленности повышающие и понижающие трансформаторы используются для выработки, передачи и распределения электроэнергии.Строительство блока трехфазного трансформатора экономично, поскольку требует меньшего расхода материала по сравнению с соединением трех отдельных однофазных трансформаторов. Кроме того, трехфазная система передает мощность переменного тока вместо постоянного тока и проста в сборке.

Что такое трехфазный трансформатор?

Как известно, однофазный трансформатор — это устройство, способное передавать электрическую энергию из одной цепи в одну или несколько цепей на основе концепции взаимной индукции.Он состоит из двух катушек — первичной и вторичной, которые помогают преобразовывать энергию. Первичная катушка подключена к однофазной сети, а вторичная — к нагрузке.

Точно так же трехфазный трансформатор состоит из трех первичных обмоток и трех вторичных обмоток и представлен как трехфазный или трехфазный. Трехфазная система может быть построена с использованием трех отдельных идентичных однофазных трансформаторов, и такой трехфазный трансформатор известен как группа из трех трансформаторов.С другой стороны, трехфазный трансформатор может быть построен на одном сердечнике. Обмотки трансформатора можно соединять по схеме «треугольник» или «звезда». Работа трехфазной системы аналогична работе однофазного трансформатора, и они обычно используются на электростанциях.

Конструкция трехфазного трансформатора

Схема трехфазного трансформатора представлена ​​на рисунке ниже.

Схема трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор, состоящий из одного блока, широко используется, поскольку он легче, дешевле и занимает меньше места, чем группа из трех однофазных трансформаторов.Конструкция трехфазного трансформатора бывает двух типов: сердечника и оболочки.

Конструкция сердечника

В конструкции этого типа имеется три сердечника и два ярма. Каждый сердечник имеет первичную и вторичную обмотки, намотанные по спирали, как показано на рисунке. Каждая ветвь сердечника несет обмотки как высокого, так и низкого напряжения. Сердечник ламинирован для минимизации потерь на вихревые токи на сердечнике и ярме. Поскольку обмотку низкого напряжения (LV) легче ламинировать, чем обмотку высокого напряжения (HV).Обмотки НН располагаются рядом с сердечником с соответствующей изоляцией и масляными каналами между ними, тогда как обмотки ВН размещаются над обмотками НН с соответствующей изоляцией и масляными каналами между ними.

Трансформатор с сердечником

Трансформатор с оболочкой

Трехфазный трансформатор оболочечного типа, как правило, состоит из трех отдельных однофазных трансформаторов. Три фазы трансформатора с оболочкой независимы от трансформатора с сердечником, при этом каждая фаза имеет индивидуальную магнитную цепь.Эти магнитные цепи параллельны друг другу, и поток, индуцируемый каждой обмоткой, синфазен. Трансформатор кожухового типа более предпочтителен, так как форма волны напряжения меньше искажается.

Трансформатор корпусного типа

Работа трехфазных трансформаторов

На рисунке ниже показан трехфазный трансформатор, в котором три сердечника расположены под углом 120 ° друг от друга. Этот рисунок упрощен, чтобы показать только первичные обмотки и их подключение к трехфазному источнику питания. Как только трехфазное питание возбуждается, токи IR, IY и IB переносятся по первичным обмоткам и, таким образом, индуцируют потоки ɸR, ɸY и ɸB индивидуально в каждом сердечнике.Центральная ножка будет нести сумму всех потоков, а центральная ножка объединит все ножки сердечника.

Например, если сумма токов IR + IY + IB равна нулю в трехфазной системе, тогда сумма всех трех потоков также становится равной нулю, в результате чего центральная ветвь не несет потока. Следовательно, удаление центральной стойки не влияет на другие условия трансформатора.

Работа трехфазного трансформатора

Подключение трехфазного трансформатора

Различные варианты подключения трехфазного трансформатора описаны ниже.

Первичная конфигурация

Вторичная конфигурация

звезда

звезда

звезда

Дельта

Дельта

звезда

Дельта

Дельта

Конфигурации «звезда» и «треугольник» применяются для трехфазных трансформаторов, поскольку соединения «звезда» обеспечивают возможность иметь несколько напряжений, тогда как конфигурации «треугольник» обеспечивают высокую надежность. Фазовая диаграмма звезды и дельты приведена ниже. Для соединения звездой все минусовые или все плюсовые точки обмоток должны быть связаны вместе. Однако при соединении треугольником полярности обмотки подключаются обратным образом. Разность фаз между любыми двумя фазами составляет 120 °.

Фазовые обмотки

Соединение звезда-звезда

Схема трансформаторов, соединенных Y-Y, показана ниже. Он может обслуживать как однофазные, так и трехфазные нагрузки. В связи с этим все обмотки, заканчивающиеся точками, подключаются к фазам A, B и C, в то время как концы без точек соединяются, чтобы стать центрами конфигурации «Y».

Соединение звезда-звезда

Соединение звезда-треугольник

Соединение Y-треугольник, показанное на рисунке ниже, показывает, что вторичные обмотки (которые находятся внизу на рисунке) соединены в цепь. Обмотки с точечным соединением на одной стороне соединяются с неточечным соединением на другой стороне, образуя петлю «Дельта».

Соединение звезда-треугольник

Соединение треугольник-звезда

Подключение Delta-Y показано на рисунке ниже. Этот тип конфигурации позволяет подключенной звездой вторичной обмотки для подключения нескольких напряжений, например между фазой или нейтралью.Поскольку конфигурация треугольник-звезда представляет собой сдвиг фазы на 30 ° между первичной и вторичной обмотками, ее нельзя использовать для параллельного подключения с конфигурациями треугольник-треугольник и Y-Y.

Соединение «треугольник-звезда»

Соединение «треугольник-треугольник»

Схема соединения треугольник-треугольник показана ниже. Эти соединения могут быть выполнены с помощью трех одинаковых однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора. Конфигурация дельта-дельта предпочтительна из-за присущей ей надежности.

Соединение треугольником

Преимущества / недостатки трехфазного трансформатора

Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора обсуждаются ниже.

Преимущества трехфазного трансформатора

  • Требуется меньше места для установки, и ее проще установить
  • Меньший вес и уменьшенный размер
  • Более высокий КПД
  • Низкая стоимость
  • Низкая стоимость перевозки

Недостатки трехфазного трансформатора

  • Весь блок отключается в случае неисправности или потери в любом из блоков трансформатора, поскольку общий сердечник используется всеми тремя блоками.
  • Стоимость ремонта выше
  • Стоимость запасных частей высокая

Часто задаваемые вопросы

1).Упомяните области применения трехфазного трансформатора

.

Трехфазные трансформаторы используются в электрических сетях, силовых трансформаторах и в качестве распределительных трансформаторов

2). Какие бывают типы трехфазного трансформатора?

Четыре типа трехфазных трансформаторов включают в себя: треугольник-треугольник (Dd), звезда-звезда (Yy), звезда-треугольник (Yd) и треугольник-звезда (Dy)

3). Что произойдет, если трехфазный двигатель потеряет фазу?

Если трехфазный двигатель теряет фазу во время работы, двигатель продолжает работать с меньшей скоростью и испытывает вибрации.Ток также резко возрастает в других фазах, что приводит к внутреннему нагреву компонентов двигателя.

4). При каких условиях треугольник / звезда работает удовлетворительно?

Соединение звезда-треугольник удовлетворительно работает с большими несимметричными и сбалансированными нагрузками. Он может обрабатывать компоненты третьей гармоники из-за циркулирующих токов в треугольнике.

5). Что такое фазовый сдвиг для соединения Wye-Wye?

Фазовый сдвиг 0 градусов.

Хотя однофазный трансформатор предпочтителен в большинстве отраслей промышленности, он не подходит для крупных распределительных сетей. Поэтому 3-фазные системы используются в крупных отраслях промышленности для производства электроэнергии в больших масштабах.

В этой статье мы обсудили различные преимущества и несколько недостатков трехфазного трансформатора. Мы также сосредоточились на трехфазном трансформаторе, его конструкции и различных конфигурациях. Вот вам вопрос, какова функция трехфазного трансформатора?

Подключение трехфазного трансформатора

| электрическаялегкость.com

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

Подключение трехфазного трансформатора

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

Звезда-звезда (Y-Y)
  • Соединение звезда-звезда обычно используется для небольших высоковольтных трансформаторов. Из-за соединения звездой количество необходимых витков на фазу уменьшается (поскольку фазное напряжение при соединении звездой составляет только 1 / √3 раз от напряжения сети). Таким образом, уменьшается и количество необходимой изоляции.
  • Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной сторонах равно коэффициенту трансформации трансформаторов.
  • Линейные напряжения на обеих сторонах синфазны.
  • Это соединение можно использовать только в том случае, если подключенная нагрузка сбалансирована.
Дельта-дельта (Δ-Δ)
  • Это соединение обычно используется для больших низковольтных трансформаторов. Количество необходимых фаз / витков относительно больше, чем для соединения звезда-звезда.
  • Отношение линейных напряжений на первичной и вторичной стороне равно коэффициенту трансформации трансформаторов.
  • Это соединение можно использовать даже при несимметричной нагрузке.
  • Еще одним преимуществом этого типа подключения является то, что даже если один трансформатор отключен, система может продолжать работать в режиме открытого треугольника, но с уменьшенной доступной мощностью.
Звезда-треугольник ИЛИ звезда-треугольник (Y-Δ)
  • Первичная обмотка соединена звездой звезда (Y) с заземленной нейтралью, а вторичная обмотка соединена треугольником.
  • Это соединение в основном используется в понижающем трансформаторе на стороне подстанции линии передачи.
  • Отношение вторичного напряжения к первичному в 1 / √3 раза больше коэффициента трансформации.
  • Между напряжениями первичной и вторичной сети имеется сдвиг на 30 °.
Дельта-звезда ИЛИ треугольник-звезда (Δ-Y)
  • Первичная обмотка соединена треугольником, а вторичная обмотка соединена звездой с заземленной нейтралью. Таким образом, его можно использовать для обеспечения 3-фазной 4-проводной связи.
  • Этот тип подключения в основном используется в повышающих трансформаторах в начале линии передачи.
  • Отношение вторичного напряжения к первичному в √3 раз больше коэффициента трансформации.
  • Между напряжениями первичной и вторичной сети имеется сдвиг на 30 °.

Вышеуказанные конфигурации подключения трансформатора показаны на следующем рисунке.

Открытое соединение треугольником (V-V)

Используются два трансформатора, а первичные и вторичные соединения выполняются, как показано на рисунке ниже.
Открытое соединение треугольником может использоваться, когда один из трансформаторов в группе Δ-Δ отключен, и обслуживание должно продолжаться до тех пор, пока неисправный трансформатор не будет отремонтирован или заменен. Его также можно использовать для небольших трехфазных нагрузок, когда нет необходимости в установке полной трехтрансформаторной батареи.
Общая допустимая нагрузка при подключении по схеме «открытый треугольник» составляет 57,7%, чем при подключении по схеме «треугольник».

Скотт (Т-Т) соединение

В этом типе подключения используются два трансформатора. Один из трансформаторов имеет центральные отводы как на первичной, так и на вторичной обмотке (который называется главным трансформатором). Другой трансформатор называется трансформатором-тизером.Соединение Скотта также можно использовать для преобразования трех фаз в двухфазное.
Подключение выполняется, как показано на рисунке ниже.

В чем разница между однофазным и трехфазным трансформатором? Могут ли однофазные трансформаторы использоваться для трехфазных приложений?

Существует много недоразумений в отношении различий между однофазными и трехфазными трансформаторами. Мы в Johnson Electric Coil Company надеемся прояснить некоторые из этих вопросов в этой статье.

В системах с однофазными трансформаторами в качестве входного источника используются линии электропередач. Однако им нужна только одна первичная и одна вторичная обмотки, чтобы облегчить преобразование напряжения. Они доступны в различных моделях с различными характеристиками с точки зрения типа монтажа, диапазона мощности, размеров, кранов, веса в упаковке и кВА.

Однофазные автотрансформаторы

В системах с трехфазными трансформаторами мощность вырабатывается вращением трех катушек или обмоток через магнитное поле внутри генератора.Эти обмотки разнесены на сто 120 градусов друг от друга и вырабатывают энергию, вращаясь в магнитном поле. Электроэнергия, вырабатываемая этой системой, распределяется по трем отдельным линиям и, таким образом, определяется как трехфазная мощность.

Трехфазные трансформаторы могут работать должным образом только в том случае, если они имеют три катушки или обмотки, прикрепленные в правильном порядке, чтобы соответствовать входящему напряжению. Трансформатор преобразует входящее напряжение до необходимого уровня напряжения, сохраняя при этом правильную фазу и полярность.

Трехфазный автотрансформатор

Трехфазное промышленное применение

Трехфазное электричество — лучший и наиболее эффективный способ питания промышленных нагрузок. Это может облегчить бесперебойную работу тяжелого оборудования, поскольку напряжение может передаваться на большие расстояния с помощью проводника меньшего размера. Если требуется однофазное питание, для его использования можно использовать две фазы трехфазной системы. В некоторых ситуациях однофазное питание может подаваться между землей и только одной фазой.

Однофазная мощность:

  • Используется и может обеспечивать достаточное количество электроэнергии для большинства жилых домов и малых предприятий
  • Достаточный источник питания для работающих двигателей мощностью 5 л.с. и менее.

Трехфазное питание:

  • КПД для оборудования, рассчитанного на работу от трехфазной сети
  • Широко используется в крупных компаниях, в том числе в обрабатывающей промышленности по всему миру
  • Сейчас чаще используется в центрах обработки данных с высокой плотностью данных
  • Позволяет использовать менее дорогую и меньшую проводку и более низкое напряжение, что делает его менее дорогим и безопасным в эксплуатации.

Однофазные трансформаторы могут использоваться для трехфазных приложений одним из следующих способов:

  • Присоедините любые два провода трехфазного источника к первичным выводам, чтобы получить однофазный выход с одним трансформатором.
  • Набор из трех отдельных однофазных трансформаторов для подключения по схеме треугольник-звезда или дельта-треугольник для получения трехфазного выхода. Они правильно подключили эквивалентную трехфазную мощность, в три раза превышающую номинальную мощность каждого однофазного трансформатора, указанную на паспортной табличке
  • .

Компания Johnson Electric Coil Company предлагает вам индивидуальные трансформаторные решения, включая однофазные и трехфазные трансформаторы.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем удовлетворить ваши потребности в трансформаторе.

Трехфазный трансформатор

— основы и методы подключения

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

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

Трехфазные трансформаторы работают так же, как три однофазных трансформатора. Но один трехфазный трансформатор занимает меньше места и весит меньше трех однофазных трансформаторов, предназначенных для той же цели.

Это устройство преобразования электромагнитной энергии, которое не имеет движущихся частей и двух (или более) обмоток, закрепленных друг относительно друга, предназначенное для передачи электрической энергии между цепями или системами за счет электромагнитной индукции.

Два способа подключения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор на электрической подстанции может быть построен двумя способами

  1. Путем соответствующего соединения группы из трех однофазных трансформаторов
  2. Путем построения трехфазного трансформатора фазовый трансформатор на общей магнитной структуре .

В любом случае обмотки могут быть подключены четырьмя различными способами.

  • Соединение звезда — звезда (YY)
  • Соединение звезда — треугольник (Y-Δ)
  • Соединение треугольник — треугольник (Δ-Δ)
  • Соединение треугольник — звезда (Δ-Y)

1. Группа три однофазных трансформатора

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

Набор трех однофазных трансформаторов

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

Трехфазный трансформатор, подключенный по схеме звезда-треугольник

Более удобный способ показать это подключение показан ниже.

Простая схема подключения трансформатора звезда-треугольник

Первичная и вторичная обмотки, показанные параллельно друг другу, относятся к одному и тому же однофазному трансформатору. Отношение напряжения вторичной фазы к напряжению первичной фазы — это коэффициент преобразования фазы K.

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

Ссылаясь на приведенный выше рисунок, межфазное напряжение первичной обмотки составляет V , а ток первичной линии — I .

Коэффициент фазового преобразования составляет K = (N 2 / N 1 )

Также показаны вторичное линейное напряжение и линейный ток.

Как упоминалось выше, для однофазных трансформаторов, подключенных в блоках, возможно подключение по схеме Y или ∆. Чрезвычайно важно, чтобы однофазные трансформаторы были тщательно согласованы, когда они собираются вместе, особенно когда используется соединение ∆. Использование несовместимых трансформаторов в соединении ∆ приведет к чрезмерным циркуляционным токам, которые значительно снизят номинальные характеристики батареи или вызовут перегрев.

Преимущества

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

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

Одна интересная конфигурация для трехфазного блока — это открытый соединение дельты широко используется в сельских распределительных системах.В схеме открытого треугольника используются два однофазных трансформатора. Для разомкнутого соединения Y-∆ требуется только две фазы плюс нейтраль на первичной стороне батареи, чтобы создать трехфазное напряжение на вторичной стороне. Это очевидная экономия средств (в дополнение к отсутствию затрат на третий трансформатор), когда установка находится далеко от трехфазной первичной цепи.

2. Трехфазный трансформатор с одним блоком

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

Трехфазный трансформатор

Например, трехфазный трансформатор часто может быть более экономичным в изготовлении, заключая одну структуру сердечника и катушки внутри одного бака трансформатора вместо создания трех отдельных структур сердечника и катушки и резервуаров.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован с использованием трех первичных и трех вторичных обмоток на общей магнитной цепи.

Принцип 3-фазного трансформатора

Ниже объясняется основной принцип 3-фазного трансформатора .

Три однофазных трансформатора с сердечником, каждый из которых имеет обмотки (первичную и вторичную) только на одном плече, имеют свои размотанные выводы, объединенные для обеспечения пути для обратного потока. Первичные и вторичные обмотки могут быть соединены звездой или треугольником.

Конструкция трехфазного трансформатора

Если первичная обмотка запитана от трехфазного источника питания, центральная конечность (т.е.например, размотанная ветвь) несет потоки, создаваемые трехфазными первичными обмотками. Поскольку сумма векторов трех первичных токов в любой момент времени равна нулю, сумма трех потоков, проходящих через центральный край, должна быть равна нулю. Следовательно, в центральном плече нет потока, и поэтому он может быть устранен.

Данная модификация дает трехфазный трехфазный трансформатор с сердечником. В этом случае любые две ветви будут действовать как обратный путь для потока в третьей ветви.

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

Все соединения трехфазного трансформатора выполняются внутри корпуса. Для обмотки, соединенной треугольником, выведены три вывода, а для обмотки, соединенной звездой, — четыре вывода.

Трехфазный трансформатор с обычным магнитным сердечником также может быть сердечником или оболочкой. Поскольку поток третьей гармоники, создаваемый каждой обмоткой, является синфазным, предпочтительным является трансформатор оболочечного типа, поскольку он обеспечивает внешний путь для этого потока. Другими словами, формы волны напряжения менее искажены для трансформатора кожухового типа, чем
для трансформатора с сердечником аналогичных номиналов

Преимущества и недостатки одноэтапного трехфазного трансформатора

Для той же мощности трехфазный трансформатор меньше весит, занимает меньше места и стоит примерно на 20% меньше, чем группа из трех однофазных трансформаторов.Из-за этих преимуществ 3-фазные трансформаторы широко используются, особенно для больших преобразований мощности.

A Недостаток трехфазного трансформатора одиночного блока заключается в том, что при выходе из строя одной фазы весь трехфазный блок должен быть выведен из эксплуатации. Когда один трансформатор в группе из трех однофазных трансформаторов выходит из строя, он может быть выведен из эксплуатации, а два других трансформатора могут быть повторно подключены к электроснабжению в аварийной ситуации до тех пор, пока не будет произведен ремонт.

Подключение трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор можно построить, соответствующим образом соединив группу из трех однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора. Первичная или вторичная обмотки могут быть соединены звездой (Y) или треугольником (D).

Четыре наиболее распространенных соединения:

  1. Соединение звезда — звезда (YY)
  2. Соединение звезда — треугольник (Y-Δ)
  3. Соединение треугольник — треугольник (Δ-Δ)
  4. Дельта — Соединение звездой (Δ-Y)

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

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

Некоторые преимущества и недостатки каждого соединения описаны ниже.

Соединение звезда-звезда (Y-Y)

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

Силовые цепи, питаемые от Y-Y группы, часто создают серьезные помехи в коммуникационных цепях в непосредственной близости от них. Из-за этого и других недостатков соединение Y-Y используется редко .

Соединение трансформатора звезда-звезда Y-Y

Соединение Y / Y для первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора показано на рисунке. Линейное напряжение на каждой стороне трехфазного трансформатора в √3 раз больше номинального напряжения однофазного трансформатора.

Основным преимуществом соединения Y / Y является то, что у нас есть доступ к нейтральному выводу с каждой стороны, и при желании он может быть заземлен. Без заземления клемм нейтрали работа Y / Y удовлетворительна только при сбалансированной трехфазной нагрузке.

Электрическая изоляция подвергается нагрузке только примерно до 57,7% сетевого напряжения в трансформаторе с Y-соединением.

Поскольку большинство трансформаторов предназначены для работы на уровне или выше изгиба кривой, такая конструкция вызывает искажение наведенных ЭДС и токов .

Причина в следующем: хотя токи возбуждения все еще сдвинуты по фазе на 120 градусов относительно друг друга, их формы сигналов больше не являются синусоидальными. Следовательно, эти токи не равны нулю. Если нейтраль не заземлена, эти токи вынуждены в сумме равняться нулю. Таким образом, они влияют на формы сигналов наведенных ЭДС.

Соединение «треугольник» (Δ-Δ)

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

Линейное напряжение с обеих сторон равно соответствующему фазному напряжению. Поэтому такое расположение полезно при не очень высоких напряжениях.

Соединение трансформатора треугольником

Преимущество этого соединения состоит в том, что даже при несимметричных нагрузках трехфазные напряжения нагрузки остаются практически одинаковыми.

Недостатком подключения Δ-Δ является отсутствие нейтрального вывода с обеих сторон.Другой недостаток заключается в том, что электрическая изоляция подвергается нагрузке на сетевое напряжение. Следовательно, обмотка с соединением по схеме Δ требует более дорогой изоляции, чем обмотка с соединением по схеме Y при той же номинальной мощности.

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

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

При такой работе банк по-прежнему обеспечивает трехфазные токи и напряжения в их правильном соотношении фаз, но емкость банка снижается до 57,7% от того, что было со всеми тремя трансформаторами в эксплуатации.

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ)

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

Трехфазный трансформатор, подключенный по схеме «звезда-треугольник» (верх — соединение звездой, низ — соединение треугольником)

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

При соединении звезда-треугольник (Y-Δ) искажение формы волны индуцированного напряжения не так сильно, как в трансформаторе с соединением Y / Y, когда нейтраль не соединена с землей. Причина в том, что искаженные токи в первичной обмотке вызывают циркуляцию тока во вторичной обмотке, соединенной по схеме Δ. Циркулирующий ток больше похож на ток намагничивания и имеет тенденцию исправлять искажения.

Соединение «треугольник» (Δ-Y)

Соединение «треугольник» (Δ-Y) обычно используется для повышения напряжения. Однако сейчас это соединение используется для удовлетворения требований как трехфазной, так и однофазной нагрузки.

Подключение трансформатора треугольник-треугольник

В этом случае мы используем четырехпроводную вторичную обмотку. Однофазные нагрузки обслуживаются тремя цепями фаза-нейтраль. Неизменно предпринимаются попытки распределить однофазные нагрузки почти поровну между тремя фазами.

Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор более экономичен для питания больших нагрузок и распределения большой мощности. Несмотря на то, что большая часть используемого оборудования подключена к однофазным трансформаторам, они не являются предпочтительными для распределения большой мощности с точки зрения экономии.

Трехфазное питание используется почти во всех областях электроэнергетической системы, таких как производство, передача и распределение электроэнергии, а также все промышленные отрасли снабжены или подключены к трехфазной системе.Поэтому для повышения (или увеличения) или понижения (или уменьшения) напряжений в трехфазных системах используются трехфазные трансформаторы. По сравнению с однофазным трансформатором, у трехфазного трансформатора есть множество преимуществ, таких как меньший размер и меньший вес для той же мощности, лучшие рабочие характеристики и т. Д.

Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы используется для повышения или понижения высокого напряжения на различных ступенях системы передачи энергии.Электроэнергия, вырабатываемая на различных генерирующих станциях, имеет трехфазный характер, а напряжения находятся в диапазоне от 13,2 кВ или 22 кВ. Чтобы уменьшить потери мощности на стороне распределения, мощность передается при несколько более высоких напряжениях, например 132 или 400 кВ. Следовательно, для передачи энергии при более высоких напряжениях используется трехфазный повышающий трансформатор для увеличения напряжения. Также в конце передачи или распределения эти высокие напряжения понижаются до уровней 6600, 400, 230 вольт и т. Д.Для этого используется трехфазный понижающий трансформатор.

Трехфазный трансформатор может быть построен двумя способами; блок из трех однофазных трансформаторов или один блок из трехфазного трансформатора.

Первый построен путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов с одинаковыми номинальными и рабочими характеристиками. В этом случае, если неисправность возникает в одном из трансформаторов, система все еще сохраняет пониженную мощность за счет двух других трансформаторов с разомкнутым треугольником.Таким образом, благодаря этому типу подключения обеспечивается непрерывность электроснабжения. Они используются в шахтах, потому что легче транспортировать отдельные однофазные трансформаторы.

Вместо использования трех однофазных трансформаторов, трехфазный блок может быть построен с одним трехфазным трансформатором, состоящим из шести обмоток на общем многопоточном сердечнике. Благодаря этому единому блоку вес, а также стоимость уменьшаются по сравнению с тремя блоками того же номинала, а также обмотками, сохраняется количество железа в сердечнике и изоляционных материалах.Пространство, необходимое для установки одного блока, меньше по сравнению с блоком из трех блоков. Но единственным недостатком трехфазного трансформатора с одним блоком является то, что если неисправность происходит в любой из фаз, то весь блок должен быть выведен из эксплуатации.

Трехфазный трансформатор

В начало

Конструкция трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован с использованием общего магнитного сердечника как для первичной, так и для вторичной обмотки. Как мы уже говорили в случае однофазных трансформаторов, конструкция может быть с сердечником или оболочкой.Таким образом, для блока трехфазных трансформаторов с сердечником объединены три однофазных трансформатора с сердечником. Точно так же банк трехфазного трансформатора кожухового типа получается путем правильного объединения трех однофазных трансформаторов кожухового типа. В трансформаторе с оболочкой многослойный сердечник EI окружает катушки, тогда как в трансформаторе с сердечником катушка окружает сердечник.

Конструкция сердечника

В трехфазном трансформаторе сердечника сердечник состоит из трех ветвей или плеч и двух ярм. Между этими ярмами и конечностями образуется магнитный путь.На каждом плече концентрически намотаны первичная и вторичная обмотки. В качестве обмоток этого типа трансформатора используются круглые цилиндрические катушки. На одной ноге ранены первичная и вторичная обмотки одной фазы. В сбалансированном состоянии магнитный поток в каждой фазе ветви в сумме равен нулю. Следовательно, в нормальных условиях обратный ход не требуется. Но в случае несимметричных нагрузок протекает большой циркулирующий ток, и, следовательно, может быть лучше использовать три однофазных трансформатора.

Конструкция корпуса типа

В корпусе типа три фазы более независимы, поскольку каждая фаза имеет независимую магнитную цепь по сравнению с трансформатором с сердечником. Конструкция аналогична однофазному трансформатору оболочечного типа, построенному поверх другого. Магнитные цепи этого типа трансформатора параллельны. Благодаря этому не учитываются эффекты насыщения в обычных магнитных путях. Однако трансформаторы корпусного типа на практике используются редко.

Тип оболочки

В начало

Работа трехфазных трансформаторов

Рассмотрим рисунок ниже, на котором первичная обмотка трансформатора соединена звездой на сердечниках. Для простоты на рисунке показана только первичная обмотка, подключенная к трехфазному источнику переменного тока. Три жилы расположены под углом 120 градусов друг к другу. Пустая полка каждой жилы объединяется таким образом, что они образуют центральную полку, как показано на рисунке.

Работа трансформатора

Когда первичная обмотка возбуждается трехфазным источником питания, токи IR, IY и IB начинают течь через отдельные фазные обмотки.Эти токи создают магнитные потоки ΦR, ΦY и ΦB в соответствующих сердечниках. Поскольку центральная ветвь является общей для всех сердечников, сумма всех трех потоков переносится ею. В трехфазной системе в любой момент времени векторная сумма всех токов равна нулю. В свою очередь, в данный момент сумма всех потоков одинакова. Следовательно, центральная ножка не несет потока в любой момент. Таким образом, даже если центральная ножка будет удалена, это не повлияет на другие состояния трансформатора.

Аналогично, в трехфазной системе, где любые два проводника действуют как возврат для тока в третьем проводнике, любые две ветви действуют как обратный путь потока для третьей ветви, если центральная ветвь удалена в случае трехфазного трансформатора. Поэтому при проектировании трехфазного трансформатора используется этот принцип.

Эти потоки индуцируют вторичные ЭДС в соответствующей фазе, так что они поддерживают свой фазовый угол между ними. Эти ЭДС управляют токами во вторичной обмотке и, следовательно, в нагрузке. В зависимости от типа используемого соединения и количества витков на каждой фазе индуцированное напряжение будет изменяться для получения повышения или понижения напряжений.

В начало

Подключение трехфазного трансформатора

Как обсуждалось выше, с помощью одного трехфазного трансформатора или комбинации трех однофазных трансформаторов можно выполнять трехфазные преобразования.Способ соединения обмоток для трехфазного преобразования одинаков независимо от того, используются ли три обмотки трехфазного трансформатора или три обмотки трех однофазных трансформаторов. Первичная и вторичная обмотки подключаются по-разному, например, по схеме треугольник, звезда или их комбинация. Номинальные значения напряжения и тока трехфазного трансформатора зависят от подходящего подключения. Наиболее часто используемые соединения:

  • Звезда-треугольник
  • Треугольник-звезда
  • Треугольник-треугольник
  • Звезда-звезда

Соединение звезда-треугольник

Этот тип соединения обычно используется для понижения напряжения до более низкого значения на конечных подстанциях.Коммунальные предприятия используют это подключение для снижения уровней напряжения в распределительных сетях.

  • В этом случае первичная обмотка трансформатора соединена звездой, а вторичная — треугольником.
  • Нейтральная точка на первичной стороне или на стороне высокого напряжения может быть заземлена, что желательно в большинстве случаев.
  • Отношение линейных напряжений между вторичной и первичной обмотками составляет 1 / √3 кратного коэффициента трансформации каждого трансформатора.
  • Существует разница фаз в 30 градусов между напряжениями первичной и вторичной линии.
  • Поскольку фактическое напряжение первичной обмотки составляет 58% от напряжения первичной линии, требования к изоляции обмоток ВН снижаются при использовании этой обмотки.
  • При этом сбалансированное трехфазное напряжение получается на вторичной или низковольтной стороне, даже когда несимметричные токи протекают на первичной стороне или стороне высокого напряжения из-за нейтрального провода. Заземление нейтрального провода также обеспечивает защиту от грозовых перенапряжений.

Соединение «треугольник — звезда»

  • Это соединение используется для повышения уровня напряжения и обычно используется при отправке конца или запуске системы передачи высокого напряжения.
  • В этом случае первичная обмотка соединена треугольником, а вторичная — звездой, так что возможна трехфазная 4-проводная система на вторичной обмотке.
  • Вторичное напряжение нагрузки в √3 раз больше первичного напряжения, подключенного по схеме треугольника. Кроме того, токи нагрузки и вторичные токи будут одинаковыми из-за одной и той же последовательной цепи.
  • Это соединение обеспечивает три однофазных цепи как при более низком, так и при более высоком напряжении и одну трехфазную цепь при более высоком напряжении, так что можно питать однофазные и трехфазные нагрузки.
  • Двойное напряжение получается треугольником-звездой. Низкое однофазное напряжение достигается за счет подключения любой фазы к земле. Более высокие однофазные напряжения получаются при подключении проводов между любыми двумя фазами. А подключив к нагрузке все три фазы, получается трехфазное напряжение.
  • Требования к изоляции на стороне высокого напряжения снижаются за счет подключения вторичной обмотки звездой (меньшее количество витков на фазу).
  • Подобно схеме звезда-треугольник, это соединение создает разность фаз в 30 градусов между напряжениями первичной и вторичной линии.
  • Используя это соединение, невозможно подключить его параллельно с трансформаторами треугольник-треугольник и звезда-звезда из-за разности фаз первичного и вторичного напряжения.

Дельта-треугольник

  • Этот тип подключения используется, когда источник питания подключен по схеме треугольник, а вторичной нагрузке требуется одно напряжение с высоким током. Обычно это используется для трехфазных силовых нагрузок (например, трехфазного двигателя).
  • При этом первичная и вторичная обмотки соединены треугольником.
  • Напряжение на нагрузке равно вторичному напряжению, а напряжение на первичной обмотке равно напряжению источника. В этом случае ток, протекающий через нагрузку, будет в 1,732 раза больше вторичного тока, а ток фидера будет равен 1,732-кратному току через первичную обмотку. Из-за этих высоких токов питания и нагрузки рекомендуется размещать трансформатор намного ближе как к цепям источника, так и к цепям нагрузки.
  • При этом отсутствует разность фаз между первичным и вторичным напряжениями.
  • Трехфазные напряжения остаются постоянными даже при несимметричной нагрузке, что допускает несбалансированную нагрузку.
  • Основное преимущество этого подключения заключается в том, что если один трансформатор неисправен или снят для обслуживания (соединение разомкнутым треугольником), тогда оставшиеся два трансформатора продолжают подавать трехфазную мощность при пониженной нагрузочной способности.

Соединение «звезда — звезда»

  • При этом первичная и вторичная обмотки соединены звездой, а также отсутствует разность фаз между первичным и вторичным напряжениями.
  • В этом случае ток, протекающий через первичную и вторичную обмотки, равен токам линий, к которым они подключены (источника питания и нагрузки). И напряжения между фазами линии на обоих концах в 1,732 раза больше соответствующих напряжений обмоток.
  • Благодаря наличию нейтрали, он хорошо подходит для трехфазной четырехпроводной системы.
  • Этот тип подключения удовлетворительно работает при сбалансированной нагрузке. Но если нагрузка несимметрична, смещение нейтральной точки вызывает неравные фазные напряжения.
  • Большие напряжения третьей гармоники могут появиться как в первичной, так и во вторичной обмотке без подключения нейтрали. Это может привести к нарушению изоляции.
  • Это соединение создает значительные помехи для линий связи, и, следовательно, при такой конфигурации соединения телефонные линии не могут работать параллельно.
  • Из-за этих недостатков соединение звезда-звезда используется редко и не применяется на практике.

Вернуться к началу

Scott Connection

  • Это соединение используется для преобразования трехфазной мощности в двухфазную с использованием двух однофазных трансформаторов.
  • Один трансформатор, называемый главным трансформатором с центральным или 50-процентным ответвлением, подключается между двумя линиями трехфазных проводов. Другой трансформатор называется тизерным трансформатором с отводом 86,6 и подключается между третьим фазным проводом и 50-процентным отводом главного трансформатора.
  • Вторичная обмотка каждого трансформатора обеспечивает фазы двухфазных систем.
  • Напряжения на вторичной обмотке двух трансформаторов будут равны по величине, если оба трансформатора намотаны на одинаковое количество витков на вторичной обмотке.А создаваемые напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов.
  • Это соединение в основном используется для питания двухфазного двигателя.

Вернуться к началу

Преимущества трехфазных трансформаторов

  • Будучи предварительно подключенными и готовыми к установке, они могут быть более легкими в установке.
  • Чтобы обеспечить такую ​​же кВА, требуется гораздо меньше материала сердечника по сравнению с группой из трех однофазных трансформаторов.
  • Он легче и меньше.
  • Требуется меньше места для установки.
  • Более высокий КПД
  • Низкая стоимость по сравнению с тремя единицами однофазных трансформаторов.
  • Транспортировка проста, а транспортные расходы меньше.
  • Конструкция сборных шин и установка распределительного устройства для однофазного трехфазного блока проще.
  • В случае трехфазного трансформатора необходимо вывести только три клеммы по сравнению с шестью клеммами от трех однофазных трансформаторов.

В начало

Недостатки трехфазных трансформаторов

В случае неисправности или потери одной фазы происходит отключение всего блока.Это связано с тем, что в трехфазном трансформаторе общий сердечник используется всеми тремя блоками. Если один блок неисправен, сердечник этого неисправного блока немедленно насыщается из-за отсутствия противоположного магнитного поля. Это приводит к большему уходу магнитного потока к металлическим корпусам из сердечника. Это еще больше увеличивает нагрев металлических частей, и в некоторых случаях этого тепла будет достаточно, чтобы вызвать возгорание. Следовательно, трехфазный трансформатор (или весь блок) должен быть отключен, если какая-либо одна фаза вышла из строя.

  • Стоимость ремонта трехфазного трансформатора выше.
  • Для восстановления обслуживания стоимость запасного блока больше по сравнению с одним запасным блоком трансформатора.
  • При самоохлаждении мощность трансформатора уменьшается.

Вернуться к началу

Конструкция трехфазного трансформатора — трансформатор с сердечником и оболочкой

Трехфазный трансформатор используется для передачи большого количества энергии. Трехфазный трансформатор необходим для повышения и понижения напряжений на различных этапах сети энергосистемы.Трехфазный трансформатор сконструирован двумя способами.

  1. Три отдельных однофазных трансформатора подходят для трехфазного режима.
  2. Одиночный трехфазный трансформатор, в котором сердечники и обмотки всех трех фаз объединены в единую структуру.

Три однофазных трансформатора могут использоваться как трехфазный трансформатор, когда их первичная и вторичная обмотки соединены друг с другом. Источник питания с трехфазным трансформатором имеет много преимуществ по сравнению с тремя однофазными блоками, например, он требует очень мало места, а также намного легче и дешевле.Трехфазный трансформатор в основном подразделяется на два типа: трансформатор с сердечником и трансформатор с корпусом.

Трехфазный трансформатор с сердечником

Рассмотрим трансформатор с тремя однофазными сердечниками, расположенный под углом 120 ° друг к другу, как показано на рисунке ниже. Если на обмотки подаются сбалансированные трехфазные синусоидальные напряжения, потоки φ a , φ b и φ c также будут синусоидальными и сбалансированными. Если три ветви, несущие эти потоки, объединяются, общий поток в объединенной ветви становится равным нулю.Следовательно, эту ногу можно снять, поскольку она не несет потока. Эта структура не удобна для ядра.

Сердечник трехфазного трансформатора обычно состоит из трех ветвей в одной плоскости. Его можно построить с помощью ламинирования стопкой. Каждая ветвь этого сердечника несет обмотку низкого и высокого напряжения. Обмотки низкого напряжения изолированы от сердечника, чем обмотки высокого напряжения.

Обмотки низкого напряжения размещаются рядом с сердечником с соответствующей изоляцией между сердечником и обмотками низкого напряжения.Обмотки высокого напряжения размещаются над обмотками низкого напряжения с соответствующей изоляцией между ними. Магнитные пути ветви a и c больше, чем у ветви b, конструкция несимметрична, и в результате возникает дисбаланс тока намагничивания.

Трехфазный трансформатор типа оболочки

Трехфазный трансформатор корпусного типа может быть построен путем объединения трех однофазных корпусных трансформаторов, как показано на рисунке ниже. Направление намотки центрального блока b противоположно направлению намотки блоков a и c.Если система сбалансирована с чередованием фаз a-b-c, поток также будет сбалансирован

Величина этого комбинированного потока равна величине каждой из его составляющих. Площадь поперечного сечения комбинированного ярма такая же, как у внешней стойки, а также верхней и нижней части ярма. Дисбаланс на магнитном пути очень мало влияет на характеристики трех трансформаторов кожухового типа. Обмотки трехфазного трансформатора корпусного типа могут быть соединены треугольником или звездой по желанию.

См. Также; Трехтрансформаторные соединения.

▷ 3-фазные трансформаторы

Вот последняя часть полного руководства Насира по Трансформерам (11 частей!). Мы хотели бы поблагодарить его за его работу и вклад. Мы также открыты для предложений, если вам нужны статьи по какой-либо конкретной теме, дайте нам знать, и мы сделаем все возможное, чтобы опубликовать их.

Помните, что вы можете поделиться с нами своей работой, учебными пособиями, обсуждениями и опытом, отправив письмо нашей команде.

Введение

Трансформаторы напряжения

могут также использоваться для питания трех или более фазных соединений в дополнение к однофазным соединениям. Такие трансформаторы, которые могут подавать напряжение на три или более фаз, также известны как многофазные трансформаторы.

Эти трансформаторы могут использоваться для генерации или подачи электроэнергии в больших масштабах, например, для промышленного или коммерческого использования. Они имеют много преимуществ по сравнению с однофазными трансформаторами, поскольку трехфазный трансформатор обеспечивает более экономичный подход за счет использования меньшего количества материала, поскольку три сердечника можно заменить одним сердечником.

Кроме того, свойство сбалансированной нагрузки передавать постоянную мощность снижает вибрации и колебания.

Три фазы несут равный ток, который имеет тенденцию гасить друг друга, по этой причине нейтральный провод может быть укорочен, а все три фазных провода имеют одинаковую длину, создавая сбалансированную систему нагрузки.

Строительство трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован путем соединения трех однофазных трансформаторов друг с другом таким образом, чтобы три первичные обмотки всех трансформаторов были соединены друг с другом, а остальные три вторичные обмотки также были соединены друг с другом. .Тогда все три фазы будут отличаться друг от друга фазовым углом 120 °.

Помимо этого способа, трехфазный трансформатор также может быть построен на одном сердечнике, так что все три обмотки намотаны на этот сердечник, а не на три отдельных сердечника. Эта конструкция более предпочтительна, поскольку она менее затратна и удобна, поскольку также экономится материал сердцевины.

Три обмотки трехфазного трансформатора обычно соединяются в двух типах конфигураций:

  1. Соединение звездой
  2. Соединение треугольником
Соединение обмоток звездой

Когда один конец всех обмоток соединен друг с другом так, что все три конца образуют общую конечную точку, тогда этот тип соединения известен как соединение Y или звезда.

Преимущество использования соединения «звезда» состоит в том, что при использовании соединения «звезда» можно получить несколько напряжений.

Соединение звездой показано на рисунке ниже:

Соединение обмоток треугольником

Если все обмотки соединены друг с другом встык, так что один конец первой обмотки соединен с другим концом второй обмотки и, таким образом, все три обмотки образуют треугольник с замкнутым контуром, то этот тип соединения известен как соединение обмоток треугольником.

Соединения

«треугольник» более безопасны и надежны в использовании, так как в случае отказа одной из фаз две другие по-прежнему будут подавать на выход полное линейное напряжение.

Соединение треугольником показано на рисунке ниже:

Теперь первичная и вторичная обмотки могут быть соединены в нескольких различных конфигурациях, а именно:

  1. Первичная обмотка Y и Вторичная обмотка Y
  2. Первичная обмотка Y и Вторичная обмотка треугольником
  3. Первичная обмотка по схеме треугольник и Вторичная обмотка по схеме треугольник
  4. Первичная обмотка треугольником и Вторичная обмотка звезда

Обычно трехфазное соединение трансформатора может быть выполнено следующим образом:

Здесь следует отметить, что соединения обмоток звездой и треугольником взаимозаменяемы и могут быть заменены на эквивалентные друг другу.

Например, для определения эквивалентного напряжения соединения звездой при соединении треугольником можно использовать следующую формулу:

Где n — коэффициент трансформации трансформатора.

А для тока;

Аналогично преобразованию дельты в Y:

А для тока;

Это был последний пост в серии трансформеров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.