Типы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Типы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Трехфазные трансформаторы. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

Устройство трехфазных трансформаторов и их особенность

Трехфазный трансформатор представляет собой соединение трех однофазных трансформаторов. Поэтому вся теория, рассмотренная для однофазного трансформатора относится и к трехфазному применительно к одной фазе. Но в трехфазных трансформаторах есть свои особенности, которые мы рассмотрим ниже.

По конструкции трехфазные трансформаторы бывают в двух основных видах.

трансформаторы с независимой магнитной системой (групповые), где каждая фаза трансформируется своим трансформатором, рис. 26

Трансформаторы трехстержневые, где существует магнитная связь между фазами, рис. 27.

Недостатки группового трансформатора:

занимает большую площадь;

резерв достаточен на 1/3 установленной мощности;

транспортный габарит меньше чем у трехстержневого трансформатора.

Групповой трансформатор используется на большие мощности на тепловых станциях.

Трехстержневые трансформаторы используется в распределительных сетях на предприятиях.

Эта особенность относится к трехстержневому трансформатору (рис.2). Поток в среднем стержне при холостом ходе проходит путь меньше, чем в крайних стержнях, а это приводит к тому, что токи в крайних стержнях на 40-50% больше, чем в среднем при симметричном потоке. Т.е. при холостом ходе токи представляют несимметричную систему. Модули не равны и угол не равен 120°, рис. 28.

При нагрузке система токов по фазам принимает симметричную систему.

Связана со способом соединения обмоток. Гостом предусмотрены следующие способы соединения обмоток: , D, Z. Обозначение фаз.

Начало концы
Обмотка В.Н. A, B, C X, Y, Z
Обмотка Н.Н. a, b, c x, y, z

При изготовлении трансформаторов, гостом предусматриваются следующие способы соединения:

/ для мелких распределительных трансформаторов (на предприятиях);

/D для трансформаторов средней и большой мощности;

0/D для трансформаторов большой мощности при повышенном напряжении.

Соединение в зигзаг делается на стороне низкого напряжения, рис. 29

Соединение делается так, чтобы ЭДС этих полуобмоток вычитались, для этого необходимо конец одной части фазы соединить с концом второй части обмотки другого стержня.

2-6-2. Группы соединения трехфазных трансформаторов

Группой соединения трансформатора называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения.

Группа соединения зависит от:

от направления намотки;

маркировки концов обмотки;

схемы соединения обмоток.

Группы соединения трехфазных трансформаторов:


1) соединение /D, рис 30.

2) соединение / , рис. 31.

Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу.

9.Трансформаторы измерительные: устройство, назначение, типы.

Измерительный трансформатор — электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения пропорции ифазы измеряемого сигнала в измерительной (вторичной) цепи.

По виду измеряемого значения:

трансформаторы тока (переменного);

трансформаторы постоянного тока.

По количеству коэффициентов трансформации:

По способу установки:

По материалу диэлектрика:

Назначение измерительных токовых трансформаторов заключается, прежде всего, в трансформации (пропорциональном понижении) измеряемой силы электрического тока до величин, которые наиболее безопасных и допустимы для его непосредственного измерения. Иными словами говоря, измерительные трансформаторы тока в значительной мере расширяют рабочие пределы измерения электроизмерительных устройств (счётчиков).
Наиболее подходящий пример необходимости применения измерительных трансформаторов тока – случай, когда в силу определённой потребляемой электрической мощности, действующая величина измеряемой силы тока значительно превышает предельно допустимое значение, которое безопасно для самого электрического прибора учёта. То есть, в случае прямого включения электрической нагрузки с чрезмерной потребляемой мощностью, при которой измерительные катушки электросчётчика просто сгорят. Это в итоге приведёт к его поломке. В данном случае электрический счётчик необходимо обязательно включать через измерительный трансформатор тока.

Конструктивно трансформатор напряжения изготовляется и как самостоятельный аппарат однофазного или трехфазного исполнения, и как встраиваемый в конструкции выключателей, комплектных экранированных токопроводов, комплектных распределительных устройств или пристраиваемый к ним.

Рис. 6-4. трансформатор напряжения типа НОМ-10: а — общий вид; б — выемная часть

1 — зажимы для присоединения шин ВН; 2 — изоляторы вводов ВН; 3 — выводы НН; 4 — болт для заземления; 5 — изоляторы выводов НН; 6 — пробка отверстия для залива масла; 7 — обмотка ВН;
8 — сердечник; 9 — бак с маслом
Изготовляемые в виде самостоятельной конструкции трансформаторы напряжения показаны на рис. 6-4—6-7.
В зависимости от напряжения, назначения, схемы конструкции, способа охлаждения, места установки трансформаторы напряжения различаются маркой.
Типы HOC, HOCK, НТС, НТСК. — это однофазные (О) или трехфазные (Т), сухие (С), компенсированные (К) трансформаторы напряжения; они предназначены для внутренних установок напряжением до 6 кВа Типы НОМ, ЗНОМ (с заземлением внутреннего конца обмотки высокого напряжения), НТМК, НТМИ, выполненные в баке с маслом, с естественным масляным охлаждением применяются для внутренних установок напряжением до 18 кВ; однофазные трансформаторы напряжения — до 35 кВ.
Типы НКФ (напряжения, каскадный, фарфоровый) для напряжения до 500 кВ изготовляются однофазными в фарфоровом кожухе, заполненном маслом, с металлической головкой — расширителем.

10.Сварочные трансформаторы: устройство, принцип действия, назначение. Внешние характеристики сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор – это аппарат, преобразующий переменное напряжение сети в переменное напряжение для сварки (как правило, понижает переменное напряжение до значения менее 141 В).т.е увеличивает ток понижает напряжение.

Рисунок. Устройство сварочного трансформатора (с подвижными обмотками)

Регулирование силы тока в таком сварочном трансформаторе осуществляется с помощью подвижной обмотки.

Рисунок. Схема регулирования тока в сварочном трансформаторе с подвижными обмотками

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Сварочный трансформатор (рис. 6) имеет стержневой сердечник 2 и смонтированные на нем первичную 1 и вторичную 3 обмотки.

Режим холостого хода трансформатора (рис. 6, а) устанавливают (при разомкнутой цепи вторичной обмотки) в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U1. При этом в первичной обмотке проходит ток I1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот поток создает во вторичной обмотке переменное напряжение U2. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не проходит, и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение при холостом ходе максимально. Эта величина — напряжение холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе (коэффициент трансформации k) равно отношению количества витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток. В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 или 380 В преобразуется в более низкое — 60. 90 В. Такие трансформаторы называются понижающими.

Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикойдуги.

Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 90.

Рис. 90. Внешние характеристики источников питания:

1 — крутопадающая, 2 — пологопадающая, 3 — жесткая, 4 — пологовозрастающая

Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1, при пологопадающей — а2.

Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 91).

Рис. 91. Внешние характеристики источников питания (а) и сварочной дуги (б) (сплошная линия — генератора, штриховая — дуги в момент возбуждения, штрихпунктирная — дуги при горении)

В момент зажигания дуги (рис. 91, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3-5 мм напряжение возрастает по кривой 2-3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с.

Что такое группы соединения у трансформатора?

Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Теперь остановимся более подробно на группах соединения трансформаторов. Обмотки низкого, среднего и высокого напряжения трансформаторов могут соединяться по-разному – в треугольник, звезду, реже зигзаг, образуя схему соединения обмоток трансформатора.

Схема соединения – это сочетание схем соединения обмоток высшего и низшего напряжения для двухобмоточного трансформатора или обмоток высшего, среднего и низшего для трехобмоточного трансформатора. Однако, несмотря на различное соединение обмоток, схемы могут давать одинаковый сдвиг между одноименными векторами напряжения. Несколько схем, дающих одинаковый по величине угол сдвига фаз, образуют группу соединения.

Читайте также  Отопление дачного дома электричеством и дровами

Основных групп может быть 12. Для удобства представляют циферблат стрелочных часов. Каждой группе соответствует угол кратный 30 градусам от 0 до 360 градусов. Они отмечаются на циферблате часов, через один час, каждому часу соответствует сдвиг в 30 градусов. 360 градусов – 12 часов.

Групп 12 и имеется следующая закономерность – четные группы (2,4,6,8,10,12) образуются, если с высокой и низкой стороны одинаковое соединение (треугольник-треугольник, звезда-звезда). Нечетные группы (1,3,5,7,9,11) образуются, если с высокой и низкой сторон различное соединение (треугольник-звезда).

В ГОСТ 30830-2002 пишется, что вектор фазы А ВН откладывается параллельно и сонаправленно стрелке на 12 часов. Порядок фаз идет А-В-С, движение векторов на циферблате осуществляется против часовой стрелки.

Чтобы построить треугольник, сначала надо построить звезду, а потом вписать ее в треугольник.

Вот, например, двухобмоточный трехфазный трансформатор со схемой Y/Д-11, для примера. Где Y-значит звезда с высокой стороны, Д-треугольник с низкой стороны, между ними угол 360 градусов.

Если трансформатор трехобмоточный, то может быть (возьмем ради примера) Y0/Y/Д-12-5. Все как и в прошлом примере, только добавилась обмотка среднего напряжения. В этом примере обмотка ВН – звезда с нулем, СН – звезда, НН – треугольник. Сдвиг между обмотками ВН и СН – 12 часов, между ВН и НН – 11 часов (или 0 часов). Между СН и НН – 11 часов, про это писалось выше.

Существуют определенные действия с выводами обмоток, выполнив которые, можно добиться определенного результата группами трансформаторов.

  • если по-порядку циклически перемаркировать фазы А-В-С(а-b-c) на В-С-А(b-c-a), то группа изменится на 4 (как в большую, так и в меньшую сторону)
  • двойная перемаркировка двух фаз, на стороне ВН и НН, изменяют нечетную группу на плюс минус 2
  • если поменять местами две фазы на одной из сторон (ВН или НН), то трансформатор потеряет группу и его запрещено будет включать на параллельную работу с другим трансформатором

Схемы групп соединения обмоток 3ф. 2обм. трансформаторов

Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.

Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.

12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)

Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12

11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)

Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11

10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)

Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10

9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)

Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9

8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)

Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8

7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)

Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7

6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)

Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6

5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)

Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5

4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)

Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4

3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)

Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3

2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)

Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2

1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)

Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1

Укажем некоторые особенности отдельных схем:

Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;

Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.

Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;

Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.

Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.

Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика

Понятие группы соединения обмоток трансформаторов, таблицы и схемы

Любой трансформатор, за исключением автотрансформатора, имеет минимум две обмотки: высокого и низкого напряжений. Также у трехфазных устройств каждая из обмоток состоит из трех частей (по числу фаз). Большое количество частей дает возможность множества вариантов включения. Чтобы избежать путаницы, все группы соединения обмоток трансформатора для трехфазных устройств стандартизированы и приведены к единой системе для безошибочного подключения устройств и возможности параллельной работы.

  1. Понятие группы соединение обмоток трехфазного трансформатора
  2. Условные обозначения и расшифровка
  3. Как строятся векторные диаграммы
  4. Таблица групп соединений
  5. Определение методом гальванометра
  6. Проверка
  7. Примеры групповых соединений обмоток
  8. Ошибочные обозначения

Понятие группы соединение обмоток трехфазного трансформатора

В трехфазных сетях используется два вида соединений: звезда и треугольник. При изготовлении конструкций может показаться, что существует всего четыре вида расположения обмоток:

  1. Звезда-звезда.
  2. Звезда-треугольник.
  3. Треугольник-звезда.
  4. Треугольник-треугольник.

На деле все обстоит сложнее, поскольку в каждом виде соединений (звезде или треугольники) части обмоток могут быть соединены по-разному. В качестве примера можно привести обычных двухобмоточный трансформатор. Если у такого устройства совпадают начала и концы обмоток, то сдвиг фаз будет равен 0. Разворот одной из обмоток даст сдвиг фаз 180 0 .

Также встречаются z-образные соединения обмоток (зигзаг). В таких конструкциях каждая из обмоток состоит из двух частей, расположенных на различных стержнях магнитопровода трансформатора.

Трехфазная сеть характеризуется сдвигом фаз одна относительно другой на 120 0 . Поэтому всего насчитывается 12 групп соединения. Каждая группа характеризуется определенным сдвигом одноименных фаз на входе и выходе трансформатора.

Условные обозначения и расшифровка

Группы маркируются числами от 0 до 11. Для удобства и стандартизации принято следующее:

  • однотипные соединения (∆/∆, Y/Y) имеют четные номера;
  • разнотипные соединения (∆/Y, Y/∆) – нечетные.

Трехфазные трансформаторы выполняются на стержневых магнитопроводах. Каждая из фаз располагается на отдельном стержне. Это во многом упрощает дальнейшую работу и согласование устройств между собой.

Если у трансформатора одинаковые фазы намотаны на одних стержнях, то группы соединений при этом называются основными (0, 6, 11, 5). Остальные группы – производные.

Так как минимальный сдвиг фаз может составлять 30 0 , то количество вариантов равно 12, что соответствует положениям стрелок часов. 0-е и 12-е положения совпадают. На основании этого говорят, что номер группы совпадает с положением часовой и минутной стрелок. Сдвиг фаз вычисляется просто:

Номер группы*30 0 .

Приняты следующие обозначения на электросхемах и устройствах:

  • Y, У – звезда;
  • Yн, Ун – звезда на стороне низкого напряжения;
  • Yо, Уо – звезда с нулевой точкой;
  • ∆, Д, D – треугольник;
  • ∆н, Дн, Dн – треугольник на стороне низкого напряжения.

Пример маркировки двухобмоточного трансформатора:

  • ∆/Yн – 11. Первичная обмотка треугольник, вторичная (понижающая) звезда. Сдвиг фаз 330 0 ;
  • Y/Yо -0. Обе обмотки соединены звездой, вторичная с выведенной нулевой точкой. Сдвиг фаз отсутствует.

Также на электрических схемах обмотки высокого напряжения (ВН) обозначают символами:

  • A,B, C – начало обмотки;
  • X, Y, Z – конец обмотки.

Аналогично для стороны низкого напряжения:

  • a, b, c;
  • x, y, z.

Подобным образом маркируются многообмоточные устройства, например:

Вместо нулевой группы может указываться двенадцатая, что совершенно равнозначно.

Как строятся векторные диаграммы

При построении векторных диаграмм надо запомнить правило, что сдвиг фаз меду фазами равняется 120 0 , то есть, при равенстве напряжений, концы векторов всегда будут образовывать равносторонний треугольник.

Наиболее просто составляется диаграмм для соединения звезда. В центре диаграммы ставится точка, которая соответствует объединенным концам обмоток. Из центра под углами 120 0 проводятся векторы фаз. Вертикально проводят вектор средней фазы.

Читайте также  Соединение выключателя с подсветкой

Для треугольника начерно проводят линию, параллельную соответствующей фазы звезды, а от ее концов, соответственно, подсоединенные к ней оставшиеся две фазы. Должно соблюдаться условие – все стороны треугольника должны быть параллельны соответствующим фазам звезды. Искомыми векторами будут проведенные линии из центра треугольника к его вершинам.

Векторные диаграммы рисуются для высокой и низкой сторон, а затем совмещаются с единым центром. Угол между одинаковыми фазами будет показывать номер группы соединения, выраженный в часах.

Отсчет нужно брать от вектора высокого напряжения к низкому.

Таблица групп соединений

В таблице ниже представлены обозначения групп соединения и чередование фаз низкой и высокой сторон.

Определение методом гальванометра

Существует несколько способов определить правильность подсоединения обмоток. Самый простой способ – использование вольтметра магнитоэлектрической системы. Его еще называют методом постоянного тока.

Для этого к концам проверяемой обмотки подключают измерительный прибор, а на другую обмотку подают постоянное напряжение. Отклонение стрелки в момент замыкания ключа покажет полярность подключения обмотки. Такие действия производятся для каждой обмотки.

Также можно воспользоваться простым вольтметром при подключении переменного напряжения. Для этого на одну из обмоток подают пониженное переменное напряжение, а остальные две обмотки соединяют последовательно и подключают к вольтметру. Отсутствие или слишком малые показания говорят о том, что обмотки включены встречно.

Проверка

Если известен коэффициент трансформации, то при помощи вольтметра можно определить номер основной группы соединения. Для этой цели подают напряжение на концы А и а или x и y и измеряют напряжения на выводах В-в и С-с при соединении звездой или B-y и C-z при соединении треугольником. Для проверки используют следующие соотношения:

Для исключения повреждения оборудования, возникновения аварийных ситуаций и травмирования, все измерения следует производить при низком напряжении, не включая оборудование в основную сеть предприятия.

Примеры групповых соединений обмоток

Государственным стандартом предусмотрены только две группы соединения обмоток:

  1. Y/Y-0 или ∆/∆-0
  2. Y/∆-11 и ∆/Y-11

Жесткая стандартизация позволяет исключить аварии и повреждения в результате неправильных подключений. К тому же, для трансформаторов одинаковой мощности и коэффициента трансформации становится возможным параллельное включение устройств.

Остальное количество соединений используется крайне редко в отдельных случаях при невозможности использования стандартного варианта.

Тип подключения должен быть оговорен в сопроводительной документации и продублирован на шильдике устройства.

Ошибочные обозначения

Ошибочные включения возникают при несоблюдении правил подключения концов. Это происходит в результате неправильной намотки или неправильном обозначении. В результате при включении устройства в трехфазную сеть, обмотки, включенные встречно, компенсируют магнитные потоки друг у друга, поэтому через них начинает протекать ток, ограниченный лишь активным сопротивлением обмоточного провода, что равносильно короткому замыканию.

Чтобы исключить случаи неправильного включения, рекомендуется после ремонта оборудования или перед включением неизвестных устройств тщательно проверить фазировку каждой обмотки несколькими методами для исключения возможных ошибок.

Уменьшить вероятность ошибки поможет предварительный расчет напряжений для измерений по методу вольтметра. Полученные данные служат ориентировочными значениями, на которые нужно обращать внимание при проведении последующих измерений.

Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Лекция 4.

Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

4.1.

Схемы соединения обмоток

Направление ЭДС, которые наводятся в обмотках трансформаторов одним и тем же магнитным потоком, зависит от направления намотки витков. Если уклон витков совпадает с правой резьбой винта, намотка называется «правой», если с левой резьбой – «левой». При одинаковом направлении намотки первичной и вторичной обмоток ЭДС и совпадают по фазе, при различном – находятся между собой в противофазе (рис. 1).

Само понятие начала и окончания обмотки условно, но их строгое взаимное согласование абсолютно необходимо при различных соединениях обмоток. Начала и концы трехфазных обмоток высшего напряжения маркируются буквами «А – Х», «B – Y», «C – Z», а обмоток низшего напряжения – малыми буквами: «a – x», «b – y», «c – z». При необходимости (при наличии в обмотках ответвлений, в многообмоточных трансформаторах и в других случаях) к буквам добавляются цифровые индексы. Как первичные, так и вторичные трехфазные обмотки могут соединяться между собой по одной из следующих схем (рис. 2): «звезда» (Y), «треугольник» (D), «зигзаг» (Z). Схемы соединения «звезда» и «зигзаг» могут иметь выведенную нейтраль (Y0, Z0). Первичные и вторичные обмотки могут иметь как одинаковые, так и различные схемы соединения, но во всех без исключения случаях необходимо строго соблюдать маркировку их выводов. На рис.2 показаны схемы соединения вторичных обмоток Y и D.

При правильной маркировке всех выводов ЭДС образуют симметричную трехфазную систему векторов (звезду или равносторонний треугольник). Если направление намотки какой-либо обмотки (например, в фазе «С») изменить на противоположное, соответствующие вектора ЭДС также изменят направление. В результате происходит искажение симметричной трехфазной системы. Замыкать соединение обмоток в D в этом случае нельзя даже при холостом ходе, поскольку между выводами «z» и «x» действует разность ЭДС DЕzx, по величине равная удвоенному междуфазному напряжению. Соединение «Z» образуется путем последовательно-встречного включения двух групп обмоток по схеме, представленной на рис. 3. Соединение «Z» значительно сложнее «Y» и «Δ» и требует повышенного расхода материалов. Силовые трансформаторы с соединением вторичных обмоток «Z» применяются в системах электроснабжения с большой несимметрией нагрузки. Это соединение используют также для увеличения числа фаз, получения различных фазовых сдвигов вторичных напряжений, исключения потоков вынужденного намагничивания в выпрямительных трансформаторах, и а других случаях.

Маркировка выводов обмоток

Маркировка выводов первичной обмотки. С помощью тестера, омметра или другого прибора необходимо определить все пары выводов, принадлежащих отдельным обмоткам. Начало и окончание одной из обмоток маркируется произвольно. Если это возможно, визуально определяется обмотка, расположенная на среднем стержне. К ее окончанию присоединяются по одному выводу других обмоток, предположительно – также окончания. Затем к базовой обмотке подводится напряжение U1, не превышающее номинальное. Возникший в результате этого магнитный поток ФВ замыкается по двум крайним стержням. Потоки в этих стержнях направлены по отношению к обмоткам в противоположную сторону, а по величине равны примерно половине полного потока: . В результате в обмотках «А» и «С» наводится ЭДС, равная половине приложенного напряжения. При встречном включении обмоток (соединены одноименные выводы) ЭДС суммируются, и напряжения между свободными выводами обмоток будут равны: (рис. 4 – а). Это свидетельствует о правильности маркировки. Если выводы какой-либо обмотки (например, в фазе «С») определены неверно, соответствующая ЭДС будет вычитаться, и контрольное напряжение составит: (рис. 4. – б). Если базовая обмотка располагается на одном из крайних стержней, ЭДС, наводимая в обмотке среднего стержня, будет больше ЭДС в обмотке второго крайнего стержня, что объясняется различием путей замыкания магнитных потоков. Однако, и в этом случае при правильной маркировке контрольное напряжение увеличивается по сравнению с U1, а при неправильной – уменьшаться.

Маркировка выводов вторичной обмотки начинают с определения принадлежности каждой из вторичных обмоток к определенной фазе. Для этого к каждой из первичных обмоток последовательно прикладывается напряжение, как и в первом случае. Вследствие различия магнитных потоков в стержнях напряжения на вторичных обмотках различны. Наибольшее напряжение получается в том случае, если первичная и вторичная обмотки расположены на одном стержне. Для маркировки начал и окончаний один из выводов вторичной обмотки соединяется с окончанием соответствующей ей первичной обмотки. Если напряжение между оставшимися выводами будет уменьшаться, соединенные выводы имеют одинаковую маркировку (рис. 5 –а), если увеличиваться – различную (рис. 5 – б).

Схемы соединения обмоток не определяют фазового смещения между векторами ЭДС первичных и вторичных обмоток, что может привести к ошибкам при включении трансформаторов на параллельную работу и в некоторых других случаях, поэтому для трехфазных трансформаторов вводится дополнительно понятие групп соединения.

3. Группы соединения обмоток

Группой соединения обмоток трансформатора называется угловое смещение векторов линейных ЭДС вторичных обмоток по отношению к соответствующим векторам линейных ЭДС первичных обмоток против часовой стрелки. Группа соединений обозначается числом, которое, будучи умножено на 30о, дает полный угол между векторами линейных ЭДС. В однофазных трансформаторах возможны только две группы, поскольку вектора первичных и вторичных ЭДС могут либо совпадать по фазе, либо находиться в противофазе (рис. 1). Первый случай соответствует нулевой группе, второй – шестой (6´30о = 180о). Cложнее обстоит дело в трехфазных трансформаторах, для которых принято выделять двенадцать групп соединения, обозначаемых числами 0, 1, 2 …11. Группы 0, 2, 4 …10 называются четными и получаются в том случае, если первичные и вторичные обмотки соединяются по одинаковым схемам (Y/Y или D/D). Группы 1, 3, 5 …11 называются нечетными и получаются, если схемы соединения первичных и вторичных обмоток различны (Y/D, D/Y, Y/Z). Рассмотрим образование четных групп на конкретном примере (рис. 6). Для наглядности на векторных диаграммах ЭДС вершины «А» и «а» совмещаются.

Читайте также  Как устроен генератор постоянного тока?

Если первичные и вторичные обмотки имеют одинаковое направление намотки и схемы соединения (в данном случае – Y/Y), имеют для каждого стержня одинаковую маркировку, все вектора первичных и вторичных ЭДС с одинаковой индексацией имеют одно направление. Фазовый сдвиг между ними равен нулю, что соответствует нулевой группе (рис. 6 – а). Если теперь осуществить круговую перемаркировку выводов вторичных обмоток согласно рис. 6 – б, направления вторичных ЭДС изменятся. Согласно с первичной ЭДС ЕАВ будет направлена вторичная ЭДС Еса, а вектор ЭДС Еab развернется на угол, равный: 4´30о=120о. На этот же угол развернутся вектора Еbс – по отношению к ЕВС и Есa – по отношению к ЕСА. Таким образом, получается четвертая группа соединений. Если еще один раз выполнить перемаркировку согласно рис. 6 – в, получим следующие пары согласно направленных ЭДС: ЕАВÞ Еbс; ЕВСÞ Есa; ЕСАÞ Еab. Вторичные ЭДС, имеющие ту же индексацию, что и первичные, при этом поворачиваются на угол 8´30о=240о. В результате получаем восьмую группу. Шестая группа получается из нулевой путем изменения направления намотки всех вторичных обмоток (практически это осуществляется взаимной перемаркировкой начал и окончаний каждой из обмоток: аÞх; bÞy; cÞz). Из рис. 6 – г следует, что все вектора вторичных ЭДС в этом случае изменят свои направления на противоположные, и фазовый сдвиг между ними и соответствующими векторами первичных ЭДС составит: 6´30о=180о. Путем круговой перемаркировки выводов шестую группу можно преобразовать в десятую и вторую. Аналогичные результаты получаются и в том случае, когда обмотки трансформатора соединяются по схеме D/D. Нулевая и шестая группы называются основными, а группы 2; 4; 8; 10 – производными. При перемаркировке выводов следует обращать особое внимание на то, что порядок чередования фаз должен оставаться неизменным: а Þ b Þ c; b Þ cÞ а; с Þ аÞ b. Основные варианты схем соединения обмоток, при которых получаются четные группы и векторные диаграммы ЭДС приведены в таблице 1.

Таблица 1. Схемы соединения обмоток и векторные диаграммы ЭДС для четных групп

Схемы соединения и маркировка выводов обмоток

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

7 января 2012 в 10:00

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки — высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A, B, С, конечные выводы — X, Y, Z, а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: a,b,c,x,y,z

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду -Y, либо в треугольник — Δ (рис. 1).

Выбор схемы соединений зависит от условий работы трансформатора. Например, в сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, так как при этом напряжение проводов линии передачи будет в √3 раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции.

Осветительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник (Δ ).

Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:

nф = Uфвнх / Uфннх,

а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле:

nл = Uлвнх / Uлннх.

Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам «звезда-звезда» (Y/Y) или «треугольник-треугольник» (Δ/Δ), то оба коэффициента трансформации одинаковы, т.е. nф = nл.

При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме «звезда — треугольник» (Y/Δ) — nл = nф√3, а по схеме «треугольник-звезда» (Δ / Y) — nл = nф /√3

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. Изменение взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствующей перемаркировкой начал и концов обмоток.

Стандартные обозначения начал и концов обмоток высокого и низкого напряжения показаны на рис.1.

Рассмотрим вначале влияние маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора (рис. 2 а).

Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние — концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.

Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп используют циферблат часов. Напряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положения в зависимости от угла сдвига между U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° — группе 6 (рис. 3).

В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.

Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой.

Зажимы А и а соединим для совмещения потенциальных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y — О.

Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противоположную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меняется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y — б.

На рис. 6 представлена схема, в которой по сравнению со схемой рис 4 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторичной обмотки (а→b , b→c, с→a). При этом фазы соответствующих ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы меняется на 4.

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме Y/Δ номера групп получаются нечетными. В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7. В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: Y/Y — 0 и Y/Δ-11. Они, как правило, и применяются на практике.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: