Определение группы соединения обмоток трансформаторов

Группой соединения обмоток трансформатора называется угол сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС первичной (ВН) и вторичной (НН) обмоток трансформатора.

1. Для характеристики относительного сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН вводится понятие группы соединения обмоток трансформатора.

2. Фазовый сдвиг между одноименными линейными ЭДС обмоток ВН и НН зависит от обозначения их выводов (концов), от направления намотки и от схемы соединения. Этот угол, как будет показано далее, кратен 30°.

Группа соединения обозначается целым положительным числом, получающимся от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС одноименных обмоток ВН и НН трансформатора. Отсчет угла производят от вектора ЭДС ВН по направлению вращения часовой стрелки.

Трансформаторы, имеющие одинаковый сдвиг фаз между линейными ЭДС обмоток ВН и НН, относятся к одной и той же группе соединения.

В трехфазных трансформаторах схемы соединения Y, D, Z («звезда», «треугольник», «зигзаг») могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30°. В связи с этим на практике принято определять группу соединения с помощью стрелок на часовом циферблате (угол между любыми двумя цифрами кратен 30°). Это так называемый «часовой метод» определения группы соединения трансформатора.

Для определения группы соединения трансформатора по «часовому методу» необходимо совместить минутную стрелку вектором линейной ЭДС обмотки ВН, а часовую – с вектором линейной ЭДС обмотки НН. Далее обе стрелки поворачиваются так, чтобы минутная стрелка показывала на цифру 12, тогда часовая стрелка укажет час, соответствующий группе соединения трансформатора.

Рассмотрим определение группы соединения при помощи топографической векторной диаграммы на примере соединения обмоток трансформатора по схеме Y/ Y – 0.

Задавшись произвольной маркировкой выводов обмоток ВН и НН, и соединив электрически два одноименных зажима (например, A и a, рис.7), измеряют ЭДС .

 

Выбрав масштаб, строят векторную диаграмму линейных ЭДС первичной обмотки (ВН). Так как выводы A и а совпадают, то на диаграмме эти точки должны быть совмещены. Точка b строится следующим образом. Строится окружность радиусом, равным с центром в точке B. Далее строится еще одна окружность радиусом, равным с центром в точке С. Точкой пересечения этих окружностей и является точка b, которая находится на расстоянии от точки a. Аналогичным образом строится точка c, которая находиться на расстоянии от точки а. По углу сдвига между одноименными линейными ЭДС определяется группа соединения (в рассматриваемом случае Y/ Y – 0).

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов могут образовывать группы:

· Y/Y, D/D, D/Z образуют четные группы: 0, 2, 4, 6, 8, 10;

· Y/D, D/Y, Y/Z образуют нечетные группы: 1, 3, 5, 7, 9, 11.

При построении векторных диаграмм необходимо руководствоваться следующими правилами. Направление намотки всех обмоток считается одинаковым; векторы ЭДС обмоток ВН и НН, расположенные на одном стержне, совпадают по фазе, если в рассматриваемый момент времени ЭДС этих обмоток направлены к одноименным выводам, а если наоборот, то сдвинуты на 180°.

Трехфазные трансформаторы с соединением обмоток Y/Y, D/D, D/Z образуют группы 0 и 6, с соединением обмоток Y/D, D/Y, Y/Z – группы 11 и 5, если на каждом стержне магнитопровода размещены одноименные фазы.

Если у одной из стороны, например НН, сделать перемаркировку (не изменяя самих соединений) обозначений выводов (без изменения самих соединений): вместо a – b – c сделать с – a – b и затем b– c – a, то можно получить из группы 0 соответственно группы 4 и 8, из группы 6 – группы 10 и 2; из группы 11 – группы 3 и 7, из группы 5 – группы 9 и 1.

В России стандартизованы трехфазные трансформаторы Y/Y_н – 0, Y_н/D - 11 и Y/Z_н – 11; однофазные 1/1 – 0.

Убедившись, что оба трансформатора принадлежат к одной группе, делается заключение о возможности включения их на параллельную работу.

Предположим, что два трансформатора, одинаковые по своим параметрам, но имеющие разные группы соединения обмоток включены на параллельную работу. Пусть первый трансформатор имеет группу соединения Y/Y – 0, а второй Y/D - 11. Тогда векторы линейных ЭДС вторичных обмоток будут сдвинуты на угол 30°, геометрическая сумма линейных ЭДС вторичных обмоток , уравнительный ток будет очень большим:

,

трансформаторы могут выйти из строя.

 

 

Параллельная работа трансформаторов

Собирается схема по рис.8. Следует опытным путем проверить соответствие маркировки. Для этого необходимо измерить напряжение между одноименными зажимами вторичных обмоток трансформаторов: . Одну пару одноименных выводов, например a – a₁ соединить перемычкой. Если маркировка определена правильно, то напряжение между одноименными зажимами будет равно нулю, а между разноименными, например между a и b₁ - .После этого рубильник «П» можно замкнуть.

При снятии внешней характеристики следует изменять величину сопротивления нагрузки во вторичной цепи трансформаторов. Измерения производят в 5 – 6 точках, начиная от х.х. до .

Суммарный ток нагрузки

Показания приборов заносятся в табл.8. По полученным данным строится зависимость при .

Таблица 8

, В	, А	, А

 

Содержание отчета

В отчете необходимо представить:

1. паспортные данные трансформаторов и электроизмерительных приборов;

2. схемы, по которым проводились лабораторные исследования, таблицы измеряемых величин;

3. коэффициенты трансформации и процентное расхождение между ними;

4. номинальные напряжения к.з. и процентное расхождения между ними;

5. топографические векторные диаграммы для определения группы соединения обмоток трансформаторов (если сначала группы окажутся разными, то следует построить все полученные диаграммы, и указать, что нужно сделать для изменения группы).

6. внешние характеристики трансформаторов при параллельной работе: ;

7. заключение о параллельной работе испытуемых трансформаторов, основывающееся на полученных данных (коэффициенты трансформации, напряжения к.з., значения токов ; если какое-либо условие не выполняется, то следует указать влияние этого обстоятельства на внешние характеристики и распределение нагрузки между трансформаторами).

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется группой соединения трансформаторов?

2. С какой целью трансформаторы включают на параллельную работу?

3. От чего зависит группа соединения трансформатора?

4. Сформулировать условия включения трансформаторов на параллельную работу.

5. Как перейти от одной группы соединения к другой?

6. Что произойдет если включить на параллельную работу трансформаторы:

· При разных k?

· При разных значениях напряжения короткого замыкания?

· При разных группах соединения?

7. Что произойдет при включении трансформаторов на параллельную нагрузку, если параллельно включены не одноименно-полярные зажимы?

8. Как практически определить одноименно-полярные зажимы?

9. Как распределяется нагрузка между трансформаторами различной мощности?

10. Как определить k в трехфазном трансформаторе при соединении обмоток по схеме Y/Y и Y/D?

Лабораторная работа №3