Трансформування трифазного струму й схеми сполуки обмоток трифазних трансформаторів

Трансформування трифазної системи напруг "Можна здійснити трьома однофазними трансформаторами, з'єднаними в трансформаторну групу (малий. 1.20, а). Однак відносна громіздкість, великий важіль й підвищена вартість - недолік трансформаторної групи, тому вона застосовується тільки в установках великої потужності з метою зменшення важеля й габаритів одиниці встаткування, що важливо при монтажі й транспортуванні трансформаторів.

Рис. 1 20. Трансформаторна група (а) і трифазний трансформатор (б)

 

В установках потужністю приблизно до 60000 кв  А звичайно застосовують трифазні трансформатори (малий. 1.20,6), у яких обмотки розташовані на трьох стрижнях, об'єднаних у загальний магнітопровід двома ярмами (див. малий. 1.2). Алі отриманий у такий спосіб магнітопровід є несиметричним: магнітний опір потоку середньої фази  менше магнітного опору потокам крайніх фаз  й  (малий. 1.21,а).

Тому що до первинних обмоток трифазного трансформатора підводить симетрична система напруг ,  і , ті в магнитопроврде трансформатора виникають магнітні потоки ,  і , що утворять також симетричну систему (малий. 1.21,6). Однак внаслідок магнітної не симетрії магнітопровода струми, що намагнічують, окремих фазових обмоток не рівні: струми, що намагнічують, обмоток крайніх фаз  ( і) більше, що намагнічує струму, обмотки середньої фази. Крім того, струми  й  виявляються зрушеними по фазі щодо відповідних потоків  і  на кут . Таким чином, при симетричній системі трифазної напруги, підведеного до трансформатора, струми х.х. утворять несиметричну систему (малий. 1.21, в).

 

Рис. 1.21. Трехстержневой магнітопровід і векторні діаграми

 

Для зменшення магнітної не симетрії трьох стрижневого магнітопровода, тобто зменшення магнітного опору потокам крайніх фаз, перетин ярем роблять на 10–15% більше перетини стрижнів, що зменшує їхній магнітний опір. Не симетрія струмів х.х. трьох стрижневого трансформатора практично не відбивається на роботі трансформатора, тому що навіть при невеликому навантаженні розходження в значеннях струмів ,  і  стає непомітним.

Тяким образом, при симетричній живлячій напрузі й рівномірному трифазному навантаженні всі фази трифазного трансформатора, виконаного на трьох стрижневому   Магнітопровіді, практично перебувають в однакових умовах. Тому розглянуті вище рівняння напруг, МДС і струмів, а також схема заміщення й векторних діаграм можуть бути використані для дослідження роботи кожної фази трифазного трансформатора.

Обмотки трифазних трансформаторів прийнято з'єднувати по наступних схемах: зірка; зірка з нульовим висновком; трикутник; зиґзаґ з нульовим висновком. Схеми сполуки обмоток трансформатора позначають дробом, у чисельнику якої зазначена схема сполуки обмоток ВН, а в знаменнику – обмоток НН. Наприклад,  означає, що обмотки ВН з'єднані в зірку, а обмотки НН – у трикутник.

Сполука в зиґзаґ застосовують тільки в трансформаторах спеціального призначення, наприклад у трансформаторах для випрямлячів (дів. § 5.2). Для виконання сполуки кожну фазу обмотки НН ділять на дві частини, розташовуючи їх на різних стрижнях. Зазначені частини обмоток з'єднують так, щоб кінець однієї частини фазної обмотки був приєднаний до кінця іншої частини цієї ж обмотки, розташованої на іншому стрижні (малий. 1.22, а). Зиґзаґ називають равноплечним, якщо частини обмоток, розташовувані на різних стрижнях і з’єднує послідовно, однакові, і неравноплечним, якщо ці частини неоднакові. При сполуці в зиґзаґ ЕРС окремих частин обмоток геометрично віднімаються (малий. 1.22, б).

Рис. 1.22. Сполука обмоток у зиґзаґ

 

Висновки обмоток трансформаторів прийнято позначати в такий спосіб: обмотки ВН - качан обмоток А, В, З, що відповідають кінці X, В, Z; обмотки НН - качану обмоток а, b, з, що відповідають кінці х, в, z.

При сполуці обмоток зіркою лінійна напруга більше фазного (  ), а при сполуці обмоток трикутником лінійна напруга дорівнює фазному (  ).

Відношення лінійних напруг трифазного трансформатора визначається в такий спосіб:

 

Схема сполуки обмоток                                          

Відношення лінійних напруг                      

 

Таким чином, відношення лінійних напруг у трифазному трансформаторі визначається не тільки відношенням чисел витків фазних обмоток, алі й схемою їхніх сполук.

 

Приклад 1.3. Трифазний трансформатор номінальною потужністю  включень за схемою . При цьому номінальні лінійні напруги на вході й виході трансформатора відповідно рівні: , . Визначити співвідношення витків  і номінальні значення фазних струмів у первинній  і вторинній  обмотках.

Рішення. Фазні напруги первинних і вторинних обмоток.

,

Необхідне співвідношення витків у трансформаторі

Номінальний фазний струм у первинній обмотці (з'єднаної в зірку)

Номінальний фазний струм у вторинній обмотці (з'єднаної в трикутник)

Таким чином, співвідношення фазних струмів  дорівнює співвідношенню витків в обмотках трансформатора.