Что такое симметрирующий трансформатор. Как он устроен и работает. Для чего применяется в электрических сетях. Какие преимущества дает использование симметрирующего трансформатора.
Что такое симметрирующий трансформатор и зачем он нужен
Симметрирующий трансформатор — это специальное устройство, предназначенное для выравнивания напряжений и токов в трехфазных электрических сетях. Его основная задача — устранение перекоса фаз, возникающего при неравномерной нагрузке на разные фазы.
Перекос фаз в трехфазной сети возникает, когда к разным фазам подключены потребители с разной мощностью и характером нагрузки. Это приводит к неравномерному распределению токов по фазам и появлению уравнительного тока в нулевом проводе. В результате напряжения на фазах становятся несимметричными.
Последствия перекоса фаз могут быть следующими:
- Повышенный расход электроэнергии
- Сбои в работе и преждевременный выход из строя электрооборудования
- Повышенный нагрев нулевого провода
- Срабатывание защитной автоматики
Симметрирующий трансформатор позволяет решить эту проблему, выравнивая напряжения на всех трех фазах независимо от характера подключенной нагрузки.
Принцип работы симметрирующего трансформатора
В основе работы симметрирующего трансформатора лежит использование дополнительной компенсирующей обмотки, которая включается в разрыв нулевого провода.
Устройство симметрирующего трансформатора включает:
- Магнитопровод
- Первичную трехфазную обмотку
- Вторичную трехфазную обмотку
- Компенсирующую обмотку в нулевом проводе
При возникновении несимметрии токов в фазах, в нулевом проводе начинает протекать уравнительный ток. Этот ток, проходя через компенсирующую обмотку, создает магнитный поток, который компенсирует несимметрию основных магнитных потоков в магнитопроводе трансформатора.
В результате напряжения на вторичных обмотках выравниваются, и перекос фаз устраняется. При этом для источника питания нагрузка остается симметричной.
Конструкция и особенности симметрирующих трансформаторов
Типовая конструкция симметрирующего трансформатора включает следующие основные элементы:
- Магнитопровод из электротехнической стали
- Медные обмотки (первичная, вторичная, компенсирующая)
- Изоляционные материалы
- Корпус с элементами крепления
- Выводы для подключения
Особенности симметрирующих трансформаторов:
- Стационарный монтаж
- Гальваническая развязка первичной и вторичной цепей
- Наличие защитной автоматики на входе
- Индикация наличия выходного напряжения
- Компактные габариты
Обмотки симметрирующего трансформатора обычно соединяются по схеме «звезда». Компенсирующая обмотка включается последовательно в нулевой провод.
Преимущества использования симметрирующих трансформаторов
Применение симметрирующих трансформаторов в электрических сетях дает ряд существенных преимуществ:
- Устранение перекоса фаз и выравнивание напряжений
- Снижение потерь электроэнергии
- Увеличение срока службы электрооборудования
- Повышение качества электроэнергии
- Возможность подключения мощной однофазной нагрузки
- Снижение токов в нулевом проводе
- Уменьшение влияния гармоник тока
Все это в совокупности позволяет повысить надежность и эффективность работы электрических сетей и подключенных потребителей.
Области применения симметрирующих трансформаторов
Симметрирующие трансформаторы находят широкое применение в различных сферах:
- Жилищно-коммунальное хозяйство
- Промышленные предприятия
- Сельское хозяйство
- Военная техника
- Автономные системы электроснабжения
- Станки с ЧПУ
- Дачные и садовые участки
Особенно эффективно использование симметрирующих трансформаторов в сетях с большой долей однофазных потребителей, а также при необходимости питания мощной однофазной нагрузки от трехфазной сети.
Схемы включения симметрирующих трансформаторов
Существует несколько основных схем включения симметрирующих трансформаторов в электрическую сеть:
- Последовательное включение в разрыв нулевого провода
- Параллельное подключение к фазам и нулевому проводу
- Комбинированная схема с дополнительными элементами
Выбор конкретной схемы зависит от параметров сети, характера нагрузки и требований к качеству электроэнергии. Наиболее распространена схема с последовательным включением компенсирующей обмотки в нулевой провод.
Как выбрать симметрирующий трансформатор
При выборе симметрирующего трансформатора необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Мощность трансформатора
- Напряжение первичной и вторичной обмоток
- Ток компенсирующей обмотки
- Схема и группа соединения обмоток
- Допустимый уровень несимметрии
- Габаритные размеры и масса
- Климатическое исполнение
Мощность трансформатора выбирается с учетом максимальной мощности нагрузки и требуемого коэффициента симметрирования. Важно также обеспечить соответствие параметров трансформатора характеристикам электрической сети.
Эффективность применения симметрирующих трансформаторов
Использование симметрирующих трансформаторов позволяет существенно повысить эффективность работы электрических сетей:
- Снижение потерь электроэнергии на 5-15%
- Увеличение пропускной способности сетей на 20-30%
- Повышение качества электроэнергии
- Снижение аварийности оборудования на 25-40%
- Увеличение срока службы электроприборов на 15-20%
Экономический эффект от внедрения симметрирующих трансформаторов обычно окупает затраты на их установку в течение 1,5-2 лет. При этом повышается надежность электроснабжения потребителей.
Симметрирующий трансформатор. Устройство и работа. Применение
В идеале напряжение в трехфазной сети между каждой из фаз и нулевым проводником равно 220 В. Но, при подключении к фазам сети разных потребителей, которые различаются по величине и характеру, появляется перекос фаз.
Если бы при подключении нагрузок обеспечивалось равенство сопротивлений потребителей, то и проходящие через них токи были бы одинаковыми. В результате того, что токи на фазах не равны, в нулевом проводнике появляется уравнительный ток и напряжение смещения.
Напряжения на фазах изменяются между собой, и возникает перекос фаз, следствием которого становится повышение расхода электрической энергии и неправильное функционирование потребителей, которое приводит к отказам, сбоям и быстрому износу изоляции.
Для трехфазных автономных источников энергии перекос фаз может привести к разным неисправностям механизмов. В результате может возрасти расход топлива и масла на приводном двигателе, а также жидкости для охлаждения генератора.
Эти неисправности приводят к повышению расходов на электричество, расходные материалы.
Не всегда, получается, рассчитать токи потребителей на фазах, чтобы выровнять их напряжения. Поэтому для предотвращения отрицательных последствий используют симметрирующий трансформатор, который выравнивает напряжения на фазах.
Устройство и принцип работыСимметрирующий трансформатор монтируется в стационарном исполнении. Выводы к нагрузке и сети обычно размещены на нижней панели. Для намотки катушек трансформатора используют только медные провода. Обмотки имеют гальваническую развязку, то есть, не имеют между собой электрического соединения. На входе в устройство устанавливается электрический автомат, позволяющий обеспечить защиту трансформатора от короткого замыкания и чрезмерных нагрузок. Трансформатор имеет индикаторы присутствия напряжения на выходе.
Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора соединены по схеме звезды. В них включена вспомогательная симметрирующая обмотка, охватывающая первичную высоковольтную обмотку трансформатора.
Эта обмотка спроектирована таким образом, чтобы она могла выдержать продолжительный ток нагрузки трансформатора при работе в номинальном режиме на одной фазе. Вспомогательная симметрирующая обмотка включена в разрыв нулевого проводника трансформатора.
При появлении уравнительного тока в нулевом проводнике вследствие несимметричной нагрузки, магнитные потоки обмоток в магнитопроводе компенсируются противоположными потоками вспомогательной обмотки. В итоге перекос напряжений на фазах полностью исчезает.
Схема подключения обмоток для выравнивания фаз изображена на рисунке.
Энергетические параметры симметрирующих трансформаторов ввиду добавления вспомогательной обмотки практически не изменяются, однако заметно уменьшаются потери электрической энергии в сети. При возникновении перекоса напряжений на фазах происходит их выравнивание.
Эксперименты и исследования ученых показали, что при соответствующем расчете числа витков рабочих и вспомогательной обмоток, напряжение на вспомогательной обмотке трансформатора при номинальном токе в нулевом проводнике становится равным фазному напряжению.
При этом симметрирующая обмотка выравнивает электродвижущую силу до нулевой величины.
Симметрирующий трансформатор значительно уменьшает сопротивление нулевой последовательности трансформатора. Это позволяет значительно повысить ток короткого замыкания на фазе, что стало основным достоинством симметрирующих устройств, из-за легкой и надежной регулировки релейной защиты и ее работы при коротком замыкании.
Разрушающее действие повышенного тока короткого замыкания, возникшего на одной фазе, такого выравнивающего трансформатора намного ниже, в отличие от тока короткого замыкания при отсутствии компенсирующей обмотки, так как этот разрушительный несимметричный поток полностью компенсируется.
Если рассмотреть, как работает симметрирующий трансформатор при подключении несимметричной нагрузки на одну фазу, то видно, что максимальная нагрузка на фазу равна третьей части от трехфазной мощности источника энергии.
После включения мощной нагрузки на одну фазу возникает перекос фаз, поэтому возрастает вероятность выхода из строя подключенных к источнику потребителей нагрузки.
Если мощность потребителей возрастет на треть от мощности источника, то трансформатор может выйти из строя.
На рисунке видно, что максимальная нагрузка на фазу может быть равной половине трехфазной мощности источника. Однако, источник будет воспринимать нагрузку, распределенную равномерно по всем фазам.
Применение симметрирующего трансформатора позволяет снизить мощность генератора, при этом к нему будут подключены такие же по мощности приемники, как и без дополнительной обмотки. Для источника электричества нагрузка будет распределенной по фазам равномерным образом.
Как используется симметрирующий трансформаторТакое устройство широко используется в различных областях:
- В работе жилищно-коммунального хозяйства.
- На садовых и дачных участках.
- В промышленном производстве на станках с программным управлением.
- В военной технике.
Симметрирующие трансформаторы располагают между потребителями нагрузки и источником электрической энергии.
- Симметрирующий прибор с 3-фазным трансформатором включает три обмотки. Вторая обмотка соединена с четвертой по последовательной схеме, а со второй на других магнитопроводах зигзагообразно. Общее количество витков 1-й и 3-й обмотки такое же, как во 2-й обмотке. Эффективное функционирование симметрирующего устройства создается с помощью уменьшения сопротивления протекающим токам нулевой последовательности. Это намного повышает надежность функционирования при возникновении аварии. Между нулевым выводом N2 и N1 в схему подключены тиристорные ключи (6,7), сопротивление (10) и стабилитроны (8,9) для подсоединения фазных нагрузок.
- Эта схема состоит из:
— магнитопровод 1, состоящий из трех стержней;
— первичная трехфазная симметричная обмотка 2 с сетевым питанием;
— вторичная обмотка 3, подключенная тремя лучами зигзага.Особенностью такой схемы является отсутствие тока нулевой последовательности во время любых режимов.
Симметрирующий трансформатор наиболее надежен и прост в устройстве.
Симметрирующий трансформатор наиболее надежен и прост в устройстве.Симметрирующие устройства могут снижать потери электроэнергии путем падения амплитуд колебаний, падения сопротивления, что увеличивает ресурс работы источников энергии в сетях, в которых возникли перекосы фаз. Такие устройства служат для увеличения надежности работы автономных бензиновых генераторов и различных потребителей энергии при перекосах фаз. Подобные устройства позволяют рационально использовать электростанции с небольшой мощностью.
Похожие темы:
- Измерительные трансформаторы напряжения
- Переключатель фаз. Виды и работа. Применение и как выбрать
- Реле напряжения. Принцип действия, виды, применения
Симметрирующий трансформатор. Принцип работы трансформатора
Несимметрией токов и напряжений в электротехнике называется появление в 3-фазной сети неравномерности амплитуд фазных токов и углов меж ними. Такая несимметрия может возникнуть при неравномерной межфазной нагрузке.
Например, при соединении обмоток по типу звезда и четырёхпроводном питании, возможны такие последствия несимметрии, как:
- обрыв «нуля». При этом линейное напряжение не меняется, а фазовые напряжения перераспределяются в прямой пропорциональности от электрического сопротивления нагрузки. При протекании тока по нулевой жиле разбалансировки не происходит (у каждого потребителя напряжение будет равно 220 В). Как только случается обрыв «нуля» по причине неравномерности, потребители могут выйти из строя;
- короткое замыкание «фазы на нуль». Напряжение между другими фазами и нулем вырастает. И по идее должен отключить цепь защитный автомат. Исход зависит от сопротивления проводов и самого трансформатора.
Что происходит при перекосе фаз?
Данное явление получается из-за нагрузочной неравномерности фаз. Происходит увеличение токов и падение напряжения, компенсирующегося другими фазами. При этом на остальных фазах возрастает напряжение, что плохо влияет на потребителей.
Самым энергоэффективным способом исправления перекоса фаз считается использование симметрирующих устройств (СУ), которые способны убрать токи нулевой и обратной последовательности.
Они делятся на виды:
- конденсаторные;
- преобразующие;
- компенсационные СУ.
Последние аппараты представляют собой устройства с подсоединением в рассечку «нуля» трансформатора симметрирующего трехфазного (ТСТ) компенсационной обмотки. Этот способ самый эффективный, так как характеризуется высокими показателями симметрирования.
Симметрирующий трансформатор трехфазный
Симметрирующие трансформаторы – это устройства, устраняющие перекос фаз в 3-фазных электросетях.
Работа симметрирующего трансформатора заключается:
- в выравнивании тока нагрузки на сети питания вне зависимости от потребительской нагрузки;
- в уменьшении просадки в сети при подключении мощной нагрузки;
- в снижении потерь энергии, уменьшении гармоник и сопротивления.
Электрическая схема приведена на рисунке,
где 1 – магнитопровод, 2, 3 – обмотки высокого, низкого напряжения, 4 – компенсационная обмотка, 5 – клинья.
Конструкция хорошо понижает сопротивление нулевой последовательности 3-фазного трансформатора. Благодаря ей значительно увеличиваются токи КЗ – одно из основных преимуществ симметрирующих трансформаторов, поскольку это облегчает настройку релейной защиты при КЗ. Помимо этого, нет такого сильно разрушающего воздействия тока ОКЗ, так как обеспечивается компенсация несимметричного потока нулевой последовательности.
Посмотрим, что будет, если подключить однофазную несимметричную нагрузку в 3-фазную четырехпроводную электросеть с применением ТСТ и без него.
На изображении видно, что наибольшая нагрузка одной фазы равна 1/3 от 3-фазной мощности энергоисточника.
В результате включения мощного 1-фазного потребителя получится перекос фаз. Повысится риск выхода из строя присоединённых к источнику питания потребителей.
Если мощность приёмников повысится на 1/3 трехфазной мощности источника, то возможна поломка прибора.
На этом рисунке показано, что наибольшая нагрузка на одну фазу может равняться половине 3-фазной мощности источника энергии. Тем не менее, источник станет принимать нагрузку как равномерно распределенную пофазно.
Использование ТСТ даёт возможность уменьшить мощность генератора, подключив к нему те же электроприемники. Для энергетического источника нагрузка будет приниматься равномерно распределенной по фазам.
Целесообразность решения о включении в схему ТСТ зависит от каждого конкретного случая.
Конструкция и применение симметрирующего трансформатора
Основными составляющими трансформатора являются силовой агрегат, устройство кабельного «ввода-вывода» с защитными автоматами. Способ электромонтажа стационарный. Выводы к сети и нагрузке располагаются в нижней панели. Трансформаторные катушки исполнены с помощью медного провода. Первичная со вторичной обмоткой обладают гальванической развязкой.
На входе трансформатора монтируется автомат, который обеспечивает защиту от перегрузок и КЗ. Трансформатор обладает световой индикацией наличия выходного напряжения.
Применение
Трансформаторы ТСТ широко применяются в следующих сферах:
- военное вооружение;
- технологические машины с ЧПУ;
- служба ЖКХ;
- садово-дачные поселения.
ТСТ размещаются между источником электроэнергии и электрическими потребителями.
Схемы симметрирующих трансформаторов
Рассмотрим для примера две схемы:
СУ с трехфазным трансформатором состоит из трёх обмоток. Обмотка «2» подключена с «4» последовательно, с обмоткой «2» на других стержнях – встречно зигзагообразно. Общее количество витков первой и третьей равно числу витков второй обмотки.
Эффективное применение СУ получается благодаря снижению сопротивления токам нулевой последовательности, что повышает надежность работы в аварийном режиме.
В схему между выводом «нуля» для подключения фазных нагрузок N2 и нулевым выводом N1 подключены последовательно тиристорный ключ (6 и 7), стабилитроны (8 и 9) и резистор 10.
Следующая схема включает в себя:
- 3-стержневой магнитопровод 1;
- 3-фазную симметричную первичную обмотку 2 с питанием от сети;
- вторичную обмотку 3, подсоединённую по схеме зигзага трёх лучей.
Особенность этой схемы заключается в неимении тока нулевой последовательности во всех обмотках при любых режимах. Такой трансформатор отличается простотой и надёжностью.
Заключение
ТСТ позволяют сократить потери энергии за счет снижения амплитуд гармоник, уменьшения сопротивления. Это увеличивает рабочий ресурс энергетических источников в сетях с перекосами фаз. Аппараты предназначены для повышения надежности автономных генераторов и потребителей, когда нагрузки несимметричны.
Трансформаторы дают возможность рационально применять электростанции с меньшей мощностью.
Электрическим генераторам, производимым по синхронному типу, требуется равномерность нагрузки, при этом допускается лишь тридцати процентный перекос по фазам. В таком случае весьма полезным становится применение симметрирующего трансформатора.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Симметричный трансформатор
Симметричный трансформаторNext: Неидеальный трансформатор Up: Линейные устройства Previous: Трансформатор
Идеальный симметричный трансформатор, как показано на рис. 9.3, определяется следующими уравнениями, которые ввести еще два неизвестных в матрицу МНА.
(9. 30) |
| (9.31) |
Новые неизвестные переменные и должны быть рассмотрены шесть оставшихся простых уравнений.
| (9.32) |
| (9.33) |
Матричное представление необходимо дополнить еще двумя новыми строками. и соответствующие им столбцы. Для моделирования постоянного и переменного тока это:
(9. 34) |
Используя номера портов, изображенные на рис. 9.3, параметры рассеяния идеального симметричного трансформатора с коэффициент трансформации напряжения (число витков) и , соответственно пишет следующее.
| (9.35) |
| (9.36) | |||
| (9.37) | |||
| (9.38) |
(9. 39) |
| (9.40) |
| (9.41) |
Идеальный симметричный трансформатор не содержит шумов.
Next: Неидеальный трансформатор Up: Линейные устройства Предыдущий: Трансформатор
Этот документ был создан Stefan Jahn на 30-12-2007 с использованием latex2html.
Аудиотрансформаторы симметричные/асимметричные
Возможно, в вашем браузере отключен JavaScript.
Для использования функций этого веб-сайта в вашем браузере должен быть включен JavaScript.
TLHP FRTLHP EN
Пункты с 1 по 8 из 12 всего
Показать 8 16 на странице
Сортировать по Имя Цена Наличие
Страница:
- 1
- 2
НейтрикNA2F-D0B-TX 35,52 € IT/шт. В наличии | Neutrik NA2F-D0B-TX, преобразование аудиолинии, несимметричный сигнал в симметричный сигнал, гнездо RCA в гнездо 3-контактный XLR Миниатюрный адаптер-трансформер, гнездо XLR на 3 броши — приз RCA/phono noire. Экономичное решение для преобразования знаков асимметрии/симметрии и др. приложений DJ пассивов, требующих массового и коммутационного усиления. |
МонакорLTR-110 12,74 € IT/шт. В наличии | Аудиотрансформатор для линейных сигналов, Monacor LTR-110 Переход с небалансного на балансный и наоборот |
НейтрикNA2F-J-TX 36,00 € IT/шт.  В наличии | Neutrik NA2F-J-TX, преобразование аудиолинии, несимметричный сигнал в симметричный сигнал, 3-контактный гнездовой разъем XLR в гнездо RCA Бюджетное решение для преобразования несбалансированной/симметричной линии и приложений с пассивным цифровым входом, где не требуется коммутация заземления или усиления |
НейтрикNA2M-D0B-TX 37,66 € IT/шт. В наличии | Neutrik NA2M-D0B-TX, преобразование аудиолинии, гнездо RCA в гнездо, 3 контакта XLR Миниатюрный адаптер-трансформер, гнездо XLR на 3 броши — приз RCA/phono noire. Экономичное решение для преобразования знаков асимметрии/симметрии и др. приложений DJ пассивов, требующих массового и коммутационного усиления. |
НейтрикNA2M-D2B-TX 42,27 € IT/шт.  В наличии | Neutrik NA2F-D2B-TX, преобразование линейного аудиосигнала симметричного сигнала в несимметричный, штыревой 3-контактный разъем XLR в розетку RCA Недорогое решение для преобразования несимметричной/симметричной линии и пассивного цифрового входа, где не требуется переключение заземления или усиления |
МонакорДИБ-110 12,74 € IT/шт. В наличии | Трансформатор DI 10:1 для микросигналов, Monacor DIB-110 Трансформатор DI 10:1, неэкранированная версия с подключением к печатной плате, широкополосная версия |
