Схемы и группы соединений обмоток силовых

Трансформаторов

Обмотки трансформаторов могут быть соединены по одной из двух основных схем, изображенных на рис. 2.12: в звезду (рис. 2.12, а) и в треугольник (рис. 2.12, б).

Разновидностью соединения в звезду является соединение обмоток в зигзаг (рис. 2.12, г). В ряде случаев обмотки, соединенные в звезду или в зигзаг, выполняются с выведенным нулевым проводом, например, звезда с нулем (рис. 2.12, в) или зигзаг с нулем (рис. 2.12, г).

У трехфазного трансформатора начало обмоток высшего напряжения обозначаются прописными буквами А, В и С, а концы обмоток – соответственно буквами Х, Y и Z. Обмотки фаз низшего напряжения обозначаются строчными буквами: а, в, с, и х, у, z соответственно.

 

 

Выбор той или иной схемы зависит от назначения трансформатора, его напряжения и мощности. Например, трансформаторы с соединением обмоток по схеме звезда и треугольник целесообразно применять в тех случаях, когда не требуется нулевого провода, например, в сетях с изолированной нейтралью. Соединение обмоток в треугольник позволяет уменьшить сечение провода обмоток, рассчитав их не на линейный, а на фазный ток, так как при таком соединении обмоток , а линейное напряжение равно фазному (U _Л = U _Ф).

При смешанной нагрузке (однофазная и трехфазная) напряжением 0,38/0,22 кВ применяют трансформаторы, у которых обмотки соединены по схемам звезда с нулем или зигзаг с нулем. Трансформаторы, у которых обмотки имеют выведенные нулевые точки, применяется в тех случаях, когда требуются оба напряжения – линейное и фазное. При таком соединении обмоток одни потребители могут быть включены на линейное, а другие – на фазное напряжение трансформатора.

Соединения обмотки в звезду или в зигзаг позволяет выполнить изоляцию каждой фазы из расчета фазного напряжения, т.е. в  раз меньше линейного (U _Л = U _Ф). При этом линейный и фазный токи равны: I _Л = I _Ф.

Применение схемы зигзаг с нулем позволяет обеспечить выравнивание фаз при неравномерной нагрузке фазных обмоток трансформатора, например, при большом количестве однофазных потребителей. Точка соединения обмоток трансформатора при соединении обмоток в звезду или в зигзаг (нейтраль) в большинстве случаев заземляется (например, заземляется нейтраль вторичной обмотки трансформатора, питающего сети напряжением 380/220 В).

На «шильдике» трансформатора (рис. 2.13) после обозначения схемы соединения обмоток ставится цифра, указывающая группу соединения обмоток трансформатора.

Группасоединения обмоток указывает угол сдвига по фазе между одноименными напряжениями или ЭДС первичной и вторичной обмоток.

Знание группы имеет большое значение при включении трансформаторов на параллельную работу. Одним из условий параллельной работы трансформаторов является идентичность групп соединений их обмоток, определяемых полярностью обмоток (направлением намотки), схемой их соединения и чередованием фаз подаваемого на обмотки напряжения.

Поясним, почему может быть сдвиг по фазе между напряжениями и ЭДС в первичных и вторичных обмотках. Предположим, что на магнитопроводе в одном и том же направлении намотаны две обмотки (рис. 2.14, а). Так как обе эти обмотки пронизываются одним и тем же потоком, то в них индуцируются ЭДС, имеющие в любой момент времени одинаковые направления относительно зажимов, например, от конца к началу. Следовательно, в этом случае напряжения первичной обмотки U_AX и вторичной обмотки U_ax будут совпадать по фазе. Направление ЭДС, индуцированной в обмотке, зависит от направления намотки витков. Если на одном стержне расположены две обмотки с одинаковым направлением намотки (на рисунке обмотки условно смещены по высоте стержня), то направления ЭДС в обмотках совпадают, при разной намотке они противоположны.

Если изменить направление намотки вторичной обмотки (а ‒ х), как показано на рис. 2.14, б, то напряжения в обмотках будут находиться в противофазе. Такой же результат будет, если, сохранив одинаковое направление намотки обмоток, изменить у вторичной обмотки обозначение зажимов.

Для исключения ошибок при сборке трансформаторов обмотки трансформаторов по направлению их намотки подразделяют на левые и правые. Левыми называются обмотки, у которых обход витков от начала обмотки, если смотреть на нее сверху, идет против часовой стрелки, правыми – у которых обход совершаются по часовой стрелке.

б)

Угол сдвига между линейными напряжениями трехфазного трансформатора будет зависеть также и от схемы соединения обмоток.

Рассмотрим способы получения той или иной группы.

Пусть вторичная и первичная обмотки трансформатора соединены звездой, как показано на рис. 2.15, а.

.

 

При одинаковом направлении намотки и одинаковом обозначении зажимов вектора фазных напряжений U _А, U _В и U _С будут совпадать по фазе со звездой векторов вторичных фазных напряжений U _а, U_b и U _с (рис. 2.15, б и 2.15, в). Следовательно, угол сдвига по фазе между любыми одноименными фазными или линейными напряжениями, например, U_AB и U_ab, будет равен нулюНа практике для определения групп соединения обмоток используют часовой метод. При этом вектор первичного напряжения, например, U _АВ, принимают за минутную стрелку часов и устанавливают на цифру 12, а вектор вторичного напряжения U _{а b} принимают за часовую стрелку и располагают так, чтобы взаимное расположение стрелок соответствовало расположению на плоскости векторов U _АВ и U _{а b}.

а)

Так как при соединении обмоток по схеме звезда или звезда с нулем векторы линейных напряжений U _АВ и U _{а b} направлены в сторону цифры 12, то и группа соединения обмоток трансформатора будет 12 (рис. 2.15, г). Если изменить направление намотки обмоток или обозначение зажимов, то получим группу соединения обмоток 6 (рис. 2.16).

 

Звезда векторов напряжений U _а, U_b и U _с повернется относительно звезды векторов U _А, U _В и U _С на 180⁰. В результате вектор линейного напряжения U _{а b} будет направлен в сторону цифры 6, следовательно, группа соединения обмоток будет 6.

Если первичную обмотку трансформатора соединить в звезду, а вторичную в треугольник, то получим группу соединения обмоток трансформатора Y/D – 11 (рис. 2.17) или 5 (рис. 2.18).

Можно образовать 12 различных групп соединений, причем при схемах соединения обмоток Y/Y или Δ/Δ можно получить любую четную группу (0, 2, 4, 6, 8 или 10), а при схемах Y/D, или D /Y, а также Υ/зигзаг или Δ/зигзаг – любую нечетную группу (1, 3, 5, 7, 9 или 11).

 

 

 

На практике наиболее широко применяются группы соединения обмоток 11 и 0 (12).