Как устроены трехфазные трансформаторы. Какие бывают типы и конструкции трехфазных трансформаторов. Для чего применяются трехфазные трансформаторы в энергетике. Как работают трехфазные трансформаторы.
Что такое трехфазный трансформатор
Трехфазный трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования параметров трехфазного переменного тока (напряжения и силы тока) без изменения частоты.
Основные особенности трехфазных трансформаторов:
- Имеют три комплекта обмоток — по одному на каждую фазу
- Работают в трехфазных электрических сетях
- Позволяют повышать или понижать напряжение трехфазного тока
- Обеспечивают гальваническую развязку первичных и вторичных цепей
- Применяются для передачи и распределения электроэнергии
Трехфазные трансформаторы широко используются в системах электроснабжения промышленных предприятий, электрических сетях, на электрических станциях и подстанциях.
Конструкция и устройство трехфазного трансформатора
Основные конструктивные элементы трехфазного трансформатора:
- Магнитопровод (сердечник)
- Обмотки (первичные и вторичные)
- Система охлаждения
- Бак
- Вводы высокого и низкого напряжения
- Переключатель ответвлений
Магнитопровод трехфазного трансформатора выполняется из электротехнической стали в виде стержневой или бронестержневой конструкции. На каждом стержне размещаются обмотки одной фазы — первичная и вторичная.
Обмотки изготавливаются из медного или алюминиевого провода и имеют цилиндрическую форму. Между слоями обмоток устанавливается изоляция.
Принцип работы трехфазного трансформатора
Принцип действия трехфазного трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции и происходит следующим образом:
- При подаче переменного напряжения на первичные обмотки в них возникает переменный ток
- Переменный ток первичных обмоток создает в магнитопроводе переменный магнитный поток
- Переменный магнитный поток индуцирует ЭДС во вторичных обмотках
- Под действием ЭДС во вторичной цепи возникает переменный ток
Величина индуцированной во вторичных обмотках ЭДС зависит от соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток. Это позволяет повышать или понижать напряжение.
Типы и виды трехфазных трансформаторов
Трехфазные трансформаторы классифицируются по различным признакам:
По способу охлаждения:
- Сухие (с воздушным охлаждением)
- Масляные (с охлаждением трансформаторным маслом)
По числу обмоток:
- Двухобмоточные
- Трехобмоточные
По способу регулирования напряжения:
- С переключением без возбуждения (ПБВ)
- С регулированием под нагрузкой (РПН)
По назначению:
- Силовые
- Специальные (печные, выпрямительные и др.)
Выбор типа трансформатора зависит от условий эксплуатации и требований к регулированию напряжения.
Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
Обмотки трехфазных трансформаторов могут соединяться по следующим схемам:
- Звезда (Y)
- Треугольник (D)
- Зигзаг (Z)
Наиболее распространены следующие сочетания схем соединения:
- Y/Y — звезда/звезда
- Y/D — звезда/треугольник
- D/Y — треугольник/звезда
- D/D — треугольник/треугольник
Выбор схемы соединения зависит от требуемого соотношения напряжений, величины нагрузки и других факторов.
Применение трехфазных трансформаторов
Основные области применения трехфазных трансформаторов:
- Передача электроэнергии на дальние расстояния
- Распределение электроэнергии потребителям
- Питание промышленных электроустановок
- Электроснабжение электрифицированных железных дорог
- Питание электропечей
- Преобразование числа фаз (например, для выпрямительных установок)
Трехфазные трансформаторы являются ключевым элементом систем передачи и распределения электроэнергии, обеспечивая ее эффективное преобразование на разных этапах.
Преимущества и недостатки трехфазных трансформаторов
Преимущества трехфазных трансформаторов по сравнению с группой из трех однофазных:
- Меньшая материалоемкость и стоимость
- Меньшие габариты и масса
- Более высокий КПД
- Упрощенный монтаж
К недостаткам можно отнести:
- Сложность ремонта (при выходе из строя одной фазы)
- Неравномерность нагрузки по фазам может вызвать несимметрию напряжений
В большинстве случаев преимущества трехфазных трансформаторов перевешивают их недостатки, что обуславливает их широкое применение.
Как выбрать трехфазный трансформатор
При выборе трехфазного трансформатора нужно учитывать следующие параметры:
- Номинальная мощность
- Номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток
- Схема и группа соединения обмоток
- Потери холостого хода и короткого замыкания
- Напряжение короткого замыкания
- Ток холостого хода
- Способ регулирования напряжения
- Вид системы охлаждения
Правильный выбор трансформатора обеспечит его надежную и эффективную работу в конкретных условиях эксплуатации.
Трёхфазный трансформатор: особенности и конструкция
Дата публикации: 10 декабря 2019
Дата обновления: 29 октября 2021
Трехфазный трансформатор – это статический аппарат с тремя парами обмоток, предназначенный для преобразования напряжения при передаче электрического тока на дальние дистанции. Такое преобразование можно осуществить с помощью трех однофазных трансформаторов. Но комплексный аппарат имеет значительные габариты и массу. Трехфазный трансформатор свободен от этих недостатков, благодаря тому, что три обмотки расположены на общем магнитопроводе. Трехфазные аппараты успешно применяют в сетях мощностью до 60 кВА.
Определения
Силовой трехфазный трансформатор средней мощности – не более 33,3 МВА с полным сопротивлением короткого замыкания не выше 25 – 0,3N/W%. N – номинальная мощность трансформатора (МВА), W – число стержней сердечника.
Большой силовой трехфазный трансформатор – мощность до 100 МВА, импедансом выше, определенного формулой, указанной для предыдущего класса изделий.
Распределительный трехфазный трансформатор – понижающий, мощностью до 2,5 МВА, с раздельными обмотками и охлаждением типа ON.
Назначение трехфазного трансформатора
Основная задача такого аппарата – преобразовать параметры электрического тока таким образом, чтобы потери при нагреве проводов были минимальными. Для решения этой проблемы необходимо снизить силу тока и увеличить значение напряжения до 6-500 кВ, чтобы значение мощности осталось постоянным. После доставки электрического тока потребителю напряжение необходимо снизить до требуемой величины – 380 В. И эту проблему тоже решают трехфазные аппараты. Также эти устройства применяют для присоединения измерительных приборов, изменения напряжения при проведении испытаний или подключении силовой нагрузки.
youtube.com/embed/d_MvNmoBfKE?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>Строение
Авторы предлагают начинать рассмотрение трехфазного трансформатора с упрощения. Предполагается, читатели знакомы с цепями 220 вольт. Знают, как работает трансформатор.
Краткое описание работы однофазного трансформатора
Начать нужно с простой вещи: катушка индуктивности вокруг себя создает вихревое магнитное поле. Тянется вдоль оси, выходит наружу на северном полюсе. На рисунке показаны два витка проволоки. Ток идет с плюса на минус, направление линий напряженности магнитного поля определяется правилом «буравчика». Траектория загибается, в результате соседний виток (целый соленоид) охватывается некачественно.
Требуется по мере возможности полнее передать магнитный поток, обеспечивая гальваническую развязку (по току). При трансформации легко варьируется выходное напряжение.
Используется при передаче электроэнергии потребителям.
Окончательно транспортировать поле вторичной обмотку способен сердечник из ферромагнитного сплава. Внутри материала напряженность магнитной индукции многократно возрастает. Обеспечивается плотное потокосцепление, ЭДС, наведенная на выходе, обретает громадную величину. Сердечник линии напряженности поля пронизывают вдоль оси. Получается описанный выше эффект.
Конструкция трехфазного трансформатора
Проще рассмотреть трехфазный трансформатор, представив тремя однофазными. Скрин показывает образчик стержневого типа. Подобно «броневому» (название принадлежит авторам) означает: обмотки надеты на стержни. Объединяются, замыкая линии магнитного поля ярмами. Слово стержень не предполагает наличия круглого сечения. Вероятно, присутствовало прежде, современными трансформаторами практикуются иные форы.
Сердечник изготавливается шихтованным, по определению не круглый. Сложно технологически. Трансформатор, снабженный круглым сердечником, круглый? Да, виток, охватывающий квадрат, по площади уступает круглому, аналогичной длины жилы.
Очевидный факт, коэффициент использования материалов современного трансформатора чужд совершенству. Сердечник прямоугольный, ярма, легче компоновать пластинки шихты.
Трехфазный трансформатор рекомендуется представить тремя стержневыми, составленными бок к боку с образованием единого центрального не используемого стержня.
Поскольку фазы сдвинуты равномерно на угол 120 градусов друг относительно друга, геометрическая сумма векторов будет равна нулю. Если составить сердечники однофазных трансформаторов, магнитный поток по центральной части не пойдет. Выступает базисом работа цепей с изолированной нейтралью. Средний стержень не несет магнитного потока, следовательно, может быть выкинут из конструкции. Оставшаяся часть компонуется так:
- Катушки располагаются на параллельных стержнях.
- Первичная, вторичная обмотки фаз лежат на едином стержне.
- Сердечник замкнут ярмами.
- Согласно симметричности фаз различают две конструкции:
- Вид сверху – равносторонний треугольник.
Симметричность фаз. - Вид сверху – единая линия. Асимметричность фаз.
Симметричность фаз.Симметричность фаз означает: входы равноправны. Если стержни выстроены в ряд, расстояние вдоль ярма меж крайними больше, нежели меж двумя другими парами. Магнитный поток станет смещаться по фазе, сигнал будет искажен. Сопротивление сердечника асимметрично для поля. Вызывает неравенство токов в холостом режиме. Эффект усиливается некачественной сборкой, плохой насыщенностью железа ярма.
Броневые трехфазные трансформаторы фактически поставленные друг на друга, охваченные единым сердечником однофазные. Асимметрия фаз отсутствует, первичная, вторичная обмотки лежат на одном стержне. Поскольку на центральных ярмах поток удваивается, сечение сердечника области должно сообразно увеличиваться.
Обмотка первичная разделена пополам, охватывает вторичную с обеих сторон, как показано рисунком (первичная – I, вторичная – II). У броневых трансформаторов одно неоспоримое преимущество – малые токи холостого хода.
Считается, обусловлено коротким ходом напряженности поля внутри сердечника. Недостатков целых три:
- Больший вес при прежнем передаточном коэффициенте, аналогичной мощности.
- Обмотки сложно ремонтировать, поскольку со всех сторон окружены броней.
- Условия охлаждения хуже, хотя номинально объем больше. Сердечник нагревается, работая, перемагничиванием, сравнительно малыми вихревыми токами.
Сердечники
Шихтованные сердечники набираются листами стали. Меньше толщина пластин, ниже будут потери на вихревые токи, сборка более кропотливая. Слои разделяются лаковым покрытием для взаимной изоляции. Препятствуя возникновению вихревых токов. Требования, предъявляемые к стали, достаточно типичные:
- Большое значение магнитной проницаемости обеспечивает усиление в десятки тысяч раз индукции поля. Следовательно, первое необходимое условие для работы трансформатора.
- Большое удельное сопротивление обеспечивается примесями кремния (по весу – до 4%). В результате потери снижаются до 50% у сильно-легированных образцов.
- Малая коэрцитивная сила, обусловливающая низкие потери на перемагничивание (узкая петля гистерезиса).
В результате потери снижаются до 50% у сильно-легированных образцов.Давно замечено: площадь квадрата составляет 0,88 окружности. Следовательно, наиболее благоприятной станет выбранная кривая. Нерационально усложнять процесс производства, на практике поступают по-другому: трансформаторы малой мощности снабжены квадратными стержнями, средней – крестовидной (см. рис.), большой – круглой. Цель оправдывает средства, если подстанции перестанут беречь энергию, потери станут огромными. Скромный транзисторный приемник обходится малым. Экономия – потери невелики. Прямоугольный сердечник обеспечивает наивыгоднейшие условия теплоотвода, поскольку характеризуется большим объемом.
Иногда по углам располагают вставки диэлектрика, удерживающие обмотку вдоль нужной кривой. В масляных трансформаторах сердечник иногда снабжается щелями. Предполагается, циркулируя в ходах, жидкость станет охлаждать обмотку, сталь.
Каналы оборудуются вдоль пластин, поперек. Второй случай продуктивнее по простой причине. Торцы пластин не покрываются лаком, поскольку в направлении токи Фуко (вихревые) не возникают, металл быстрее отдает тепло, распространяемое вдоль пластины. Первый способ проще обеспечить с точки зрения технологического процесса производства.
Провод плохо ложится прямой гранью сердечника, выгибается кнаружи, на углах трескается лаковая изоляция. Накладывает ограничения на процесс сборки. В процессе эксплуатации неизбежны тепловые вариации геометрических размеров, со временем усугубляет названные эффекты. Следовательно, прямоугольная катушка имеет меньшую механическую прочность. Вправду сказать, круглый стержень за счет более толстой намотки увеличивает объем ярма, применяют из-за частых отказов мощных трехфазных трансформаторов иной конструкции.
Несмотря на преимущества конструкций с симметричными фазами, чаще стержни ставятся рядком по очевидным причинам: упрощается технологический процесс.
Если сердечник стержневой, сборка внахлест используется только для маломощных образцов, в других случаях ярмо идет встык. У броневых наоборот – маломощные впритык, прочие — внахлест.
Обмотка
В силовых трансформаторах обмотки концентрические, располагаются одна в другой, имеют общую ось. Чередующиеся обмотки показаны на рисунке выше, для сбыта широким массам радиолюбителей не выпускаются. При расчете внимание уделяют вычислению следующих параметров:
- Механическая прочность (см. выше), включая режим короткого замыкания.
- Электрическая прочность жил, изоляции.
- Температурные режимы работы (включая, максимальный).
Обмотка выполняется круглым, прямоугольным (иногда транспонированным) проводом. Разделение единой жилы на ряд жил выполняется, дополняя меру шихтования сердечника. Позволит уменьшить токи Фуко. При требуемом диаметре проволоки более 3,5 мм заменяют прямоугольной (ТК 16.К71 – 108 – 94). Слишком велики становятся просветы меж проводами.
Круглое сечение наделено преимуществом: легче изготавливается, чаще встречается в обиходе. Прямоугольная проволока используется по большей части для намотки катушек. Следовательно, изготавливать невыгодно, процесс обходится дороже.
Прямоугольный проводник размером более 8х25 мм транспонируется. Медь под обмотку берется электротехническая, чистотой не менее 99,95%. Из-за дороговизны часто заменяется рафинированным алюминием. Металл характеризуется меньшим пределом прочности на растяжение, меньшей пластичностью, большим удельным сопротивлением. Изоляция провода изготавливается из телефонной, трансформаторной бумаги. Встречается лаковая:
- ПБУ, прямоугольный медный провод с изоляцией из трансформаторной бумаги.
- ПБ, медный прямоугольный провод с изоляцией из телефонной бумаги.
- ПТБУ, транспонированный медный провод с бумажной изоляцией.
- ПТБ, транспонированный медный провод с общей бумажной изоляцией.
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».
Виды намотки
- Винтовая обмотка идет спирально с каналами охлаждения маслом. В силовых трехфазных трансформаторах применяются для низких напряжений. Между слоями ставится прокладка.
- Непрерывная обмотка получила название за способ: одним куском медного провода наматывается множество обмоток. Часто внешний виток кладут первым, после выполняется перекладка.
- Переплетенная обмотка, благодаря переплетению соседних витков характеризуется большой механической прочностью.
- Цилиндрическая слоевая обмотка напоминает винтовую, витки кладутся впритык без промежуточных каналов для охлаждения.
- Дисковая катушечная обмотка схожа с непрерывной, отличие ограничено дополнительной изоляцией, накладываемой отдельно для каждой катушки. Отличается большой механической прочностью.
Схемы подключения
Схемы соединений однофазных ТН:
Схемы соединений трёхфазных ТН:
Схемы и группы соединений обмоток трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов с основной и дополнительной вторичными обмотками
Также читайте: Измерительный трансформатор тока — ТШП
Как устроен и работает автотрансформатор
Среди трансформаторных устройств особой популярностью пользуются упрощенные конструкции, использующие в работе не две разные отдельно выполненные обмотки, а одну общую, разделенную на секции.
Их называют автотрансформаторами.
Схема устройства автотрансформатора
Принцип работы трансформатора такой схемы практически остался прежним. Происходит преобразование входной электромагнитной энергии в выходную. По виткам обмотки W1 протекают первичные токи I1, а по W2 — вторичные I2. Магнитопровод обеспечивает путь движения для магнитного потока Ф.
У автотрансформатора имеется гальванически связь между входными и выходными цепями. Так как преобразованию подвергается не вся приложенная мощность источника, а только часть ее, то создается более высокий КПД, чем у обычного трансформатора.
Такие конструкции позволяют экономить на материалах: стали для магнитопровода, меди для обмоток. Они обладают меньшим весом и стоимостью. Поэтому их эффективно используют в системе энергетики от 110 кВ и выше.
Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет.
Электротехника
Электротехника
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕВВЕДЕНИЕ ГЛАВА I. ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1. ОДНОФАЗНЫЕ ЦЕПИ § 1.2. ПРИНЦИП ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОЙ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ЭДС § 1.3. ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ § 1.4. СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА § 1.5. МЕТОД ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ § 1.6. СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА § 1.7. ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ § 1.8. ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИНДУКТИВНОСТЬЮ § 1.9. ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНО-ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ  10. ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЕМКОСТЬЮ§ 1.11. ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНО-ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКОЙ § 1.12. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ R, L И С. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ § 1.13. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ § 1.14. РЕЗОНАНС ТОКОВ § 1.15. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ § 1.16. ПРОВОДИМОСТЬ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ § 1.17. СИМВОЛИЧЕСКИЙ МЕТОД 2. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ § 1.19. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ § 1.20. СОЕДИНЕНИЕ ЗВЕЗДОЙ § 1.21. СОЕДИНЕНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ § 1.22. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ГЛАВА II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ § 2.3. ПОГРЕШНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ § 2.4. ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ § 2.5. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ § 2.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ § 2.7. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ § 2.8. ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ § 2.9. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ВАТТМЕТРЫ § 2.10. ОДНОФАЗНЫЙ ФАЗОМЕТР § 2.11. ОДНОФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ § 2.  12. ОММЕТРЫ§ 2.13. ЛОГОМЕТРЫ § 2.14. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ § 2.15. ДЕТЕКТОРНЫЕ ПРИБОРЫ § 2.16. ШКОЛЬНЫЕ ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ § 2.17. ПОНЯТИЕ О ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ § 2.18. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ § 2.19. ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ § 2.20. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ § 2.21. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ГЛАВА III. ТРАНСФОРМАТОРЫ § 3.2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА § 3.3. ХОЛОСТОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА § 3.4. РАБОЧИЙ РЕЖИМ ТРАНСФОРМАТОРА § 3.5. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА § 3.6. ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ § 3.7. КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ § 3.9. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ Глава IV. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ. ВЫПРЯМИТЕЛИ 4.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ И ЭЛЕМЕНТОВ § 4.2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ § 4.  3. ТИРИСТОРЫ§ 4.4. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА § 4.5. ПРИМЕНЕНИЕ ТИРИСТОРОВ ДЛЯ ВЫПРЯМЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА § 4.6. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ § 4.7. ПОНЯТИЕ ОБ ИНВЕРТОРАХ § 4.8. ФЕРРОРЕЗОНАНС В НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ § 4.9. ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ § 4.10. ШКОЛЬНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ ГЛАВА V. МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА § 5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА § 5.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ § 5.3. СОЗДАНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМОЙ § 5.4. СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. ТИПЫ ОБМОТОК СТАТОРА § 5.5. СКОЛЬЖЕНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ § 1.6. МАГНИТНЫЙ ПОТОК ЭДС И ТОКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ § 5.7. ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ § 5.8. АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОНТАКТНЫМИ КОЛЬЦАМИ § 5.9. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ § 5.10. ПУСК В ХОД АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ § 5.11. РЕВЕРСИРОВАНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ § 5.  12. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ§ 5.13. ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ § 5.14. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА § 5.15. ЭДС СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА § 5.16. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ § 5.17. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА § 5.18. УПРОЩЕННАЯ ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА § 5.19. РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПАРАЛЛЕЛЬНО С СЕТЬЮ § 5.20. ОБРАТИМОСТЬ СИНХРОННЫХ МАШИН. ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ § 5.22. ВЛИЯНИЕ ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ НА РАБОТУ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. СИНХРОННЫЙ КОМПЕНСАТОР § 5.23. РЕАКТИВНЫЕ СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ § 5.24. ПРИМЕНЕНИЕ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ГЛАВА VI. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА § 6.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА. ТИПЫ ОБМОТОК ЯКОРЯ § 6.3. ЭДС И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА § 6.4. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ § 6.5. КОММУТАЦИЯ § 6.6. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА § 6.  7. ОБРАТИМОСТЬ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА. ДВИГАТЕЛИ§ 6.8. ДВИГАТЕЛЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ § 6.9. ДВИГАТЕЛЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ § 6.10. ДВИГАТЕЛЬ СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ § 6.11. КОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ГЛАВА VII. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ § 7.2. РЕЛЕ § 7.3. ДАТЧИКИ § 7.4. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ § 7.5. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ § 7.6. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ § 7.7. ТЕЛЕМЕХАНИКА § 7.8. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ГЛАВА VIII. ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ § 8.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ § 8.2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ § 8.3. ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ § 8.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ ГЛАВА IX. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ГЛАВА X. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ § 10.1. ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ ДЛЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА § 10.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА § 10.  3. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ§ 10.4. ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЗЕМЛЕНИЕ НА НЕЙТРАЛЬ (ЗАНУЛЕНИЕ) § 10.5. ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА И КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК § 10.6. ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПОРАЖЕННОМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ § 10.7. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ ЛИТЕРАТУРА |
Трехфазные трансформаторы: подробное руководство
Рисунок 1: Трехфазный трансформатор
Трехфазные трансформаторы — это пассивные машины, передающие электрическую энергию между цепями. Во вторичной цепи магнитный поток индуцирует электродвижущую силу (ЭДС), повышая (увеличивая) или понижая (понижая) напряжения без изменения частоты. Существуют различные виды электрических систем, поэтому трансформаторы должны работать вместе с совместимыми системами. Трехфазный трансформатор работает с трехфазной электрической системой переменного тока, чтобы обеспечить потребителей стабильной и безопасной для устройства электроэнергией.
В зависимости от отрасли или области применения размер, конструкция, вольт-амперный номинал и несущая способность трехфазного трансформатора будут различаться.
Содержание
- Что такое трехфазный трансформатор?
- Что такое трехфазная электрическая система?
- Значение закона индукции Фарадея
- Различные типы трехфазных трансформаторов
- Трансформатор трехфазный состав
- Конфигурации с трехфазным трансформатором
- Применение трехфазных трансформаторов
- Часто задаваемые вопросы
Автотрансформатор
Постоянное напряжение
Трансформатор тока
Трансформатор безопасности
Однофазные трансформаторы
Трехфазные трансформаторы
Трансформаторы напряжения
Что такое трехфазный трансформатор?
В некоторых выпрямительных трансформаторах постоянного тока трансформаторы напряжения могут быть сконструированы для однофазной или двух-, трех-, шести- и даже сложных комбинаций до 24-х фаз.
В процессах производства, распределения и передачи электроэнергии может использоваться трехфазная сеть, обозначаемая как 3φ или 3 фазы. Трехфазный трансформатор работает от трехфазного источника питания, и первичная и вторичная обмотки имеют три набора обмоток.
Рисунок 2: Трехфазный трансформатор с тремя наборами обмоток на первичной и вторичной сторонах
Что такое трехфазная электрическая система?
Трехфазные и однофазные электрические системы используют переменный ток (AC). Переменный ток обычно имеет синусоидальную форму, но также могут генерироваться другие формы волны, такие как прямоугольные, треугольные и сложные волны. Сигналы переменного тока обладают тремя важными свойствами: амплитудой, периодом и частотой. Амплитуда описывает величину волны. Период — это когда происходит одно полное колебание, а частота — это количество циклов, возникающих в секунду.
Полное колебание переменного тока имеет как пик, так и впадину. Для обычного цикла 360° эти точки находятся на 90° и 270°.
Однофазная система имеет один пик и впадину в пределах одного проводника, и эти точки испытывают максимальные величины, но в противоположных направлениях. С другой стороны, трехфазные системы имеют три пика и впадины на трех проводниках. Напряжения и токи опережают или отстают друг от друга на 120° (см. рис. 2).
Значение закона индукции Фарадея
Работа всех типов трансформаторов подчиняется закону индукции Фарадея – он гласит, что величина ЭДС, индуцированной в цепи, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, отсекающего по цепи.
Следовательно, проводник, помещенный рядом с изменяющимся магнитным полем, например, от электромагнита с питанием от переменного тока, будет иметь электрический ток. Электромагнитные цепи такого типа называются первичными обмотками.
По мере того, как электрический ток схлопывается и непрерывно генерируется с определенной частотой, магнитное поле схлопывается и воссоздается аналогичным образом. Это переменное магнитное поле индуцирует ток в проводниках, перерезанных этим потоком; тогда они называются вторичными обмотками.
Частота одинакова на обеих обмотках.
Различные типы трехфазных трансформаторов
Трехфазные трансформаторы можно разделить на категории в зависимости от их конструкции. Существует два типа трехфазных трансформаторов: стержневые с первичной и вторичной обмотками, намотанными на один сердечник, и оболочковые трансформаторы, объединяющие три однофазных трансформатора.
С сердечником
В трехфазных трансформаторах с сердечником сердечник имеет три ветви в одной плоскости. Каждое звено содержит первичную и вторичную обмотки, и эти обмотки равномерно распределены между тремя ветвями. Нередко можно услышать об обмотках высокого напряжения (ВН) и низкого напряжения (НН).
Поскольку обмотку низкого напряжения легче изолировать, эти обмотки располагаются ближе к сердечнику, чем катушки более высокого напряжения. Последние обмотки наматываются вокруг первых, между ними находится изоляционный материал. В этой конструкции обмотки магнитно связаны друг с другом, при этом одна обмотка использует другую пару ветвей в качестве обратных путей для своего магнитного потока (см.
Рисунок 3).
Кожуховой
Кожуховой трехфазный трансформатор состоит из трех отдельных однофазных трансформаторов. Три фазы этого трансформатора имеют практически независимые магнитные поля, а сердечник этого трансформатора имеет пять ветвей, как показано на рис. 3.9.0003
Обмотки ВН и НН располагаются вокруг трех главных ветвей. Как и в трехфазном устройстве с сердечником, катушка низкого напряжения находится ближе всего к сердечнику. Две крайние ветви служат обратными путями потока.
Магнитный поток делится пополам, когда поле приближается к ярму. Обычно внешние конечности и хомут вдвое меньше основных конечностей. Вы можете уменьшить высоту трансформатора, уменьшив размер ярма.
Рис. 3: Трансформаторы с кожухом (A) и сердечником (B)
Устройство трехфазного трансформатора
Помимо сердечника и обмоток, в трансформаторе есть другие важные части, как описано ниже:
- Изоляция: Эта часть действует как барьер, отделяющий обмотки от сердечника.
- Трансформаторное масло: Трансформаторное масло выполняет две основные функции: изоляция и охлаждение. Изоляционные свойства масла предотвращают короткое замыкание и искрение. Это масло действует как охлаждающая жидкость, отводя тепло от сердечника и обмоток.
- Термометры: Термометры контролируют температуру масла.
- Системы сброса давления: Системы сброса давления являются частью протокола безопасности. Они разряжают ситуации избыточного давления, когда масло вспыхивает из-за коротких замыканий.
- Охладитель: Система охлаждения охлаждает охлаждающую жидкость. Он охлаждает горячее масло через трубки с водяным или воздушным охлаждением. Затем охлаждающая жидкость возвращается в сердечник и обмотки.
- Бак: Бак защищает обмотки и сердечник трансформатора от внешних воздействий и удерживает охлаждающую жидкость.
- Расширитель масла: Расширитель масла представляет собой емкость, устанавливаемую отдельно от бака. Он помогает удерживать масло после того, как оно расширилось из-за нагрева обмоток и сердечника.
- Регуляторы напряжения: Регуляторы напряжения изменяют выходное напряжение, которое имеет тенденцию к снижению в условиях нагрузки. Изменение числа витков с помощью переключателя ответвлений регулирует коэффициент напряжения.
- Газовое реле: Газовые реле имеют другое название – реле Бухгольца. Он удерживает выпущенный газ, пузырящийся из бака трансформатора, и появление этого свободного газа указывает на наличие проблемы с трансформатором.
- Сапуны: Сапуны обеспечивают сухость трансформаторного масла. Эти сапуны удаляют влагу из воздушных карманов над уровнем масла расширителя.
Он помогает удерживать масло после того, как оно расширилось из-за нагрева обмоток и сердечника.Конфигурации с трехфазным трансформатором
Эти трехфазные машины имеют два важных соединения; конфигурации звезды и треугольника.
Конфигурация «звезда» также называется соединением «звезда».
У него четыре вывода, но три обмотки. Три обмотки образуют три фазы цепи, а четвертая клемма — это клемма, где встречаются остальные три обмотки; это общая нейтральная точка.
Соединение треугольником, также известное как сетчатое соединение, представляет собой соединение трех обмоток, концы которых соединены, образуя замкнутый контур. Он имеет три клеммы и обмотки без нейронной точки, вместо этого используются заземляющие соединения. Соединение по схеме «треугольник» настраивается в высокоуровневые системы путем заземления средней точки одной фазы, как показано на рис. 4.
Рис. 4: Соединения по схеме «звезда» и «треугольник»
Характеристики напряжения и тока
Существуют плюсы и минусы использования систем подключения трехфазных трансформаторов по схеме «звезда» или «треугольник». Понимание фазных и линейных токов и напряжений имеет первостепенное значение для выбора правильной системы для ваших приложений.
Фазные токи и напряжения измеряются на одном компоненте, тогда как параметры линии измеряются на двух клеммах.
Таблица 1 демонстрирует отношения между этими характеристиками:
| Соединение | Фазное напряжение | Напряжение сети | Фазный ток | Сетевой ток |
| Звезда | ПО = ВЛ / √3 | ВЛ = √3 * ВП | ИП = ИЛ | ИЛ = ИП |
| Дельта | ВП = ВЛ | ВЛ = ВП | IP = IL / √3 | IP = √3 * IL |
Таблица 1: Характеристики трехфазного напряжения и тока
- ВЛ: Линейное напряжение (линейное напряжение)
- VP: фазное напряжение (фазное напряжение)
- IL: линейный ток
- IP: фазный ток
В дополнение к напряжениям и токам, для расчета трехфазного трансформатора потребуется еще один параметр для правильного расчета устройства – коэффициент трансформации (TR).
Поскольку трансформатор представляет собой линейную машину, напряжения во вторичных обмотках можно определить с помощью первичных напряжений и коэффициента трансформации. Это отношение витков вторичной и первичной обмоток.
Схемы обмоток трехфазного трансформатора
Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут иметь разную или одинаковую конфигурацию. Четыре основных перестановки включают в себя:
Конфигурация «звезда-звезда» (Y-Y)
Первичная и вторичная катушки намотаны по системе «звезда». Основное преимущество заключается в том, что с двух сторон трансформатора имеется нейтральная клемма, позволяющая выполнить заземление. Заземление устраняет искажения формы сигнала. Без заземления работа такого трансформатора удовлетворительна, если три нагрузки на трех фазах сбалансированы. Это в основном для небольших трансформаторов высокого напряжения.
TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS
- VS: Вторичное напряжение
- VP: Первичное напряжение
- IS: Вторичный ток
- IP: Первичный ток
Это соединение уменьшает количество витков, поскольку фазное напряжение составляет 1/√3 линейного напряжения.
Количество необходимой изоляции также снижено.
Рис. 5: Соединение звезда-звезда
Конфигурация треугольник-треугольник (Δ-Δ)
Первичная и вторичная катушки расположены по схеме треугольник. Эта система предназначена для больших трансформаторов низкого напряжения и использует большее количество витков, чем тип Y-Y. Одним из преимуществ этого соединения является то, что оно совместимо с несимметричными нагрузками на фазы. Еще одним преимуществом является то, что даже когда трансформатор отключен, его 3-фазные нагрузки могут оставаться запитанными. Обычно это конфигурация открытого треугольника с уменьшенной мощностью.
В конфигурации треугольник-треугольник:
TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS
- VS: Вторичное напряжение
- VP: Первичное напряжение
- IS: Вторичный ток
- IP: Первичный ток
Рис. 6. Конфигурация треугольник-треугольник
Конфигурация звезда-треугольник или звезда-треугольник (Y-Δ)
В этой конфигурации первичная обмотка соединена звездой и заземлена на нейтральном выводе.
Второстепенные витки соединяются в треугольную систему. Его основная область применения — понижение напряжения на стороне подстанции электропередачи.
Вторичное и первичное линейное напряжение имеют отношение, которое в 1/√3 раза превышает коэффициент трансформации устройства. Существует также 30-градусный сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением.
Конфигурация треугольник-звезда или треугольник-звезда (Δ-Y)
Первичная обмотка подключается по схеме треугольник, а вторичная — по схеме заземленной звезды. Он в основном используется в повышающих трансформаторах, расположенных там, где начинается линия передачи. Вторичное и первичное линейные напряжения имеют отношение, которое в √3 раза превышает коэффициент трансформации устройства. Существует также 30-градусный сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением, как в трансформаторе звезда-треугольник.
Рисунок 7: Конфигурация «треугольник-звезда»
Помимо четырех основных перестановок существуют еще две конфигурации.
Эти другие являются продуктом изменения первичной обмотки треугольником и звездой. Они включают в себя:
Соединение «открытый треугольник» (V-V)
В этой системе два трансформатора. Соединение V-V вступает в силу, когда один из трансформаторов отключен, но по-прежнему требуется обычная работа нагрузки. Обслуживание будет продолжаться до тех пор, пока не потребуется ремонт или замена установленной в таких случаях.
Эта конфигурация может поддерживать небольшие трехфазные нагрузки, когда установка полного блока трехфазных трансформаторов не требуется. Его пропускная способность составляет 57,7% от полного соединения треугольник-треугольник.
Соединение Scott-T (T-T)
В этой системе обмотки трехфазного трансформатора используются два трансформатора. У одного есть центральные отводы на первичной и вторичной обмотках, известный как главный трансформатор. Другой трансформатор, называемый тизерным трансформатором, имеет отвод 0,87. Тизерный трансформатор работает при 87% номинального напряжения.
Используется при соединении трехфазной системы с двухфазной. Питание электрической печи, работающей от двухфазной системы, является типичным применением соединения Т-Т.
Соединение треугольником высокой ветви
Соединение треугольником высокой ветви происходит, когда вторичная сторона, соединенная треугольником, имеет отвод от центра; затем этот кран соединяется с землей. Такая конфигурация обеспечивает 3-фазное питание (соединение треугольником) и 1-фазное питание.
Это соединение используется как в коммерческих, так и в жилых системах распределения. Потребители могут получать 240 В (линейное напряжение) для больших машин или 120 В (фазное напряжение) для меньшего оборудования или освещения, не требуя дополнительного трансформатора.
Применение трехфазных трансформаторов
Трехфазные трансформаторы — это универсальные машины, которые находят применение во многих областях. Некоторые из наиболее распространенных применений включают:
- В процессах производства и передачи электроэнергии используются трехфазные трансформаторы.
- Трехфазные трансформаторы могут повышать/понижать напряжение во многих отраслях промышленности. Эти трансформаторы широко используются в горнодобывающей, полиграфической, текстильной, лифтовой, промышленной автоматизации и нефтехимии, а также в некоторых других областях.
- Поскольку трехфазный трансформатор может исключить шум и высокочастотные импульсные помехи из своей внутренней связи, они необходимы при изготовлении прецизионных станков. Присутствует в мощных промышленных системах нагрузки, таких как электроприводы и выпрямители, а также в другом оборудовании.
Часто задаваемые вопросы
Может ли трехфазный трансформатор использовать однофазный источник для подачи трехфазного питания?
Невозможно преобразовать однофазные входные напряжения для подачи трехфазной мощности на выходе трансформатора. Фазосдвигающие машины или фазопреобразователи типа конденсаторов и реакторов необходимы при преобразовании однофазной системы в трехфазную.
Можно ли эксплуатировать трехфазные трансформаторы на частотах выше номинальной?
Возможно применение трехфазных трансформаторов на частотах выше номинальных. Но чем выше частота превышает номинальное значение, тем больше снижается регулировка напряжения.
Что означает полное сопротивление, когда речь идет о трехфазных трансформаторах?
Полное сопротивление — это характеристика сопротивления/ограничителя тока трансформатора, обычно выражаемая в процентах. Этот параметр определяет отключающую способность предохранителя или автоматического выключателя для защиты первичных обмоток трансформатора.
Автотрансформатор
Постоянное напряжение
Трансформатор тока
Трансформатор безопасности
Однофазные трансформаторы
Трехфазные трансформаторы
Трансформаторы напряжения
Теория о трехфазном трансформаторе
Электрика / Трансформаторы
от electricshock
Как мы все знаем, трансформатор представляет собой статическое устройство, которое преобразует электрическую мощность с требуемым изменением тока и напряжения из одной цепи переменного тока в другую без изменения частоты.
Работает по принципу взаимной индукции. Итак, 3-фазные трансформаторы.
В основном выработка электроэнергии обычно трехфазная и включает в себя большой ток и напряжения, такие как кВ или МВ, с высоким номинальным током. Для повышения и понижения действительно необходимо иметь трехфазные трансформаторы, поскольку они оказываются экономичными при передаче и использовании электроэнергии. В прежние времена обычной практикой было использование трех отдельных трансформаторов, но теперь, в наше время, мы используем только один трехфазный трансформатор, а не три однофазных трансформатора по отдельности.
Преимущества по сравнению с однофазным трансформатором:Ниже перечислены некоторые престижные преимущества:
- Они занимают меньше места, чем три отдельных однофазных трансформатора.
- Они экономичны.
- Оператору требуется только один блок.
- Они весят меньше, чем три отдельных однофазных трансформатора.
- Благодаря тому, что он является единым блоком, его легко транспортировать.
- Размер сердечника становится меньше, и для него требуется меньше материала, поскольку он представляет собой единое целое.
Трехфазный трансформатор состоит из трех сердечников, расположенных и соединенных друг с другом по номеру 120 0 и образующих между собой общую ветвь. В связи с этим на каждом сердечнике намотаны по три отдельные первичные обмотки, подключенные к трехфазной сети переменного тока соединения RYB, по которым проходят токи I R , I Y и I B , создающие потоки Ф R , Ф Y и Ф B соответственно, и общая ветвь несет сумму этих токов и потоков, которая равна нулю в любой момент, из-за чего на общей ветви нет тока или потока. Если удалить общую ветвь, то нет большой разницы в других состояниях трансформатора, потому что любые два сердечника обеспечат обратный путь для тока и потока в третьем сердечнике. Это общий принцип работы трехфазных трансформаторов.
В отличие от однофазных трансформаторов, 3-х фазные трансформаторы могут быть следующих типов:
- Тип сердечника: Сердечник состоит из трех ветвей, имеющих магнитную цепь, завершенную через два ярма через верх и дно. Одно из ветвей имеет первичную и вторичную обмотки, навитые круговыми цилиндрическими катушками концентрически. Каждая ветвь или ветвь, состоящая из первичной и вторичной обмотки, составляет одну фазу переменного тока. Поток течет вверх по каждому плечу по очереди и вниз по двум другим ветвям в целом, так что магнитопроводы разных фаз становятся последовательными и независимыми. Этот тип состоит только из двух окон, каждое из которых содержит две первичные и вторичные обмотки соответственно.
- Тип оболочки: В этом типе гораздо важнее три фазы, чем основные типы. Для этого есть причина, потому что в оболочечном типе каждая фаза имеет свою независимую индивидуальную магнитную цепь. Его конструкция аналогична конструкции однофазного трансформатора кожухового типа, построенного друг над другом, и его использование встречается редко. Этот тип включает фазные магнитопроводы, которые параллельны друг другу и, следовательно, не зависят от эффектов насыщения в общих дорожках.
Его конструкция аналогична конструкции однофазного трансформатора кожухового типа, построенного друг над другом, и его использование встречается редко. Этот тип включает фазные магнитопроводы, которые параллельны друг другу и, следовательно, не зависят от эффектов насыщения в общих дорожках.Первичная и вторичная обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены различными способами, например, треугольником или звездой. При соответствующем подключении мощность может быть увеличена или уменьшена. Некоторые основные типы описаны ниже:
- Соединение «звезда-звезда»: В этом типе соединения первичная и вторичная обмотки соединены звездой. Этот тип соединения оказался экономичным для небольших высоковольтных трансформаторов, поскольку фазное напряжение в 0,578 раза превышает линейное напряжение, и, следовательно, благодаря этому количество витков на фазу и необходимое количество изоляции минимально. Коэффициент трансформации каждой фазы такой же, как потому, что линейное напряжение на первичной и вторичной сторонах одинаково. Главное, что следует отметить, это наличие фазового сдвига 30 0 между фазным и линейным напряжениями, а первичное и линейное напряжения с обеих сторон находятся в фазе друг с другом.
Коэффициент трансформации каждой фазы такой же, как потому, что линейное напряжение на первичной и вторичной сторонах одинаково. Главное, что следует отметить, это наличие фазового сдвига 30 0 между фазным и линейным напряжениями, а первичное и линейное напряжения с обеих сторон находятся в фазе друг с другом.- Соединение треугольником: В этом типе соединения трехфазная первичная и вторичная обмотки соединены треугольником. Этот тип соединения оказался экономичным для больших низковольтных трансформаторов, поскольку число витков на фазу увеличивается, а разность фаз между первичным и вторичным напряжениями отсутствует.
- Соединение звезда-треугольник: В этом типе соединения первичное соединение выполнено по типу звезды, а вторичное соединение выполнено по схеме треугольника. Этот тип соединения обычно используется на конце подстанции линии электропередачи, что в основном снижает напряжение. Существует разность фаз 30 0 между первичным и вторичным линейным напряжением, а нейтраль на первичной стороне заземлена. Соединение треугольником на вторичной стороне позволяет протекать току третьей гармоники, что обеспечивает синусоидальный поток.
Существует разность фаз 30 0 между первичным и вторичным линейным напряжением, а нейтраль на первичной стороне заземлена. Соединение треугольником на вторичной стороне позволяет протекать току третьей гармоники, что обеспечивает синусоидальный поток.- Соединение «треугольник-звезда»: В этом типе соединения основное соединение выполнено по типу треугольника, а второе — по схеме «звезда». Основное использование этого типа подключения — повышение напряжения в начале линии электропередачи высокого напряжения. Главное замечание заключается в том, что существует разность фаз 30 0 между первичным и вторичным линейным напряжением, а вторичные являются ведущими, в которых используются трехфазные четырехпроводные системы, из-за чего могут быть как однофазные, так и трехфазные нагрузки. поставляется с этим типом соединения.
Следующие предположения были сделаны для получения соотношений между напряжением и током.
- Линейные напряжения V L составляют 2 вольта, а первичные линейные токи равны I L .
- Коэффициент трансформации K, который равен
0427 /N 1 где V 1 и V 2 — фазные напряжения.
- Приняты сбалансированные нагрузки.
- Нагрузки чисто активные с единичным коэффициентом мощности.
- Трансформаторы рассчитаны на идеальное поведение без потерь.
