Schematy i grupy połączeń uzwojeń transformatora

Schematy połączeń uzwojeń transformatorów trójfazowych

Transformator trójfazowy istnieją dwa uzwojenia trójfazowe - wysokie (WN) i niskie (NN), z których każde zawiera uzwojenia trójfazowe lub fazy. Zatem transformator trójfazowy ma sześć niezależnych uzwojeń fazowych i 12 zacisków z odpowiednimi zaciskami, a początkowe zaciski faz uzwojenia o wyższym napięciu są oznaczone literami A, B, C, wnioski końcowe - x, Y, Z i dla podobnych wniosków stosuje się następujące oznaczenia faz uzwojenia niskiego napięcia: a, b, ° C, x, y, z.

Każde z uzwojeń transformatora trójfazowego – pierwotne i wtórne – można połączyć na trzy różne sposoby, a mianowicie:

• gwiazda;
• trójkąt;
• zygzak.

W większości przypadków uzwojenia transformatorów trójfazowych są połączone w gwiazdę lub trójkąt (rys. 1).

Wybór schematu połączeń zależy od warunków pracy transformatora.Na przykład w sieciach o napięciu 35 kV i więcej bardziej opłaca się połączyć uzwojenia z gwiazdą i uziemić punkt zerowy, ponieważ w tym przypadku napięcie na przewodach linii przesyłowej będzie w V3 razy mniejsze niż liniowy, co prowadzi do obniżenia kosztów izolacji.

Figa. 1

Opłaca się budować sieci oświetleniowe na wysokie napięcie, ale żarówki o wysokim napięciu znamionowym mają niską skuteczność świetlną. Dlatego zaleca się zasilanie ich z obniżonego napięcia. W takich przypadkach korzystne jest również połączenie uzwojeń transformatora w gwiazdę (Y), w tym lamp z napięciem fazowym.

Z drugiej strony, z punktu widzenia warunków pracy samego transformatora, wskazane jest połączenie jednego z jego uzwojeń w trójkąt.

Faza współczynnik transformacji transformator trójfazowy znajduje się jako stosunek napięć fazowych bez obciążenia:

nf = Ufvnh / Ufnnh,

oraz współczynnik transformacji liniowej, w zależności od współczynnika transformacji fazowej i rodzaju połączenia uzwojeń fazowych wyższego i niższego napięcia transformatora, zgodnie ze wzorem:

nl = Ulvnh / Ulnnh.

Jeśli połączenia uzwojeń fazowych są wykonane zgodnie ze schematami „gwiazda-gwiazda” lub „trójkąt-trójkąt”, to oba współczynniki transformacji są takie same, tj. nf = nl.

Podczas łączenia faz uzwojeń transformatora zgodnie ze schematem „gwiazda-trójkąt” — nl = nfV3 i zgodnie ze schematem „trójkąt-gwiazda” — nl = ne/V3

Grupy połączeń uzwojeń transformatora

Grupa połączeń uzwojeń transformatora charakteryzuje względną orientację napięć uzwojenia pierwotnego i wtórnego.Zmianę wzajemnej orientacji tych napięć dokonuje się poprzez odpowiednie ponowne oznaczenie początku i końca uzwojenia.

Standardowe oznaczenia początku i końca uzwojenia wysokiego i niskiego napięcia pokazano na ryc.

Rozważmy najpierw wpływ oznaczenia na fazę napięcia wtórnego w stosunku do pierwotnego na przykładzie transformator jednofazowy (Rys. 2a).

Figa. 2

Obie cewki znajdują się na tym samym pręcie i mają ten sam kierunek nawijania. Rozważymy górne zaciski jako początek, a dolne zaciski jako końce cewek. Wtedy EMF Ё1 i E2 zbiegną się w fazie i odpowiednio napięcie sieciowe U1 i napięcie w obciążeniu U2 będą się pokrywać (ryc. 2 b). Jeśli teraz założymy odwrotne oznaczenie zacisków w uzwojeniu wtórnym (ryc. 2 c), to w odniesieniu do obciążenia EMF E2 zmienia fazę o 180 °. Dlatego faza napięcia U2 zmienia się o 180 °.

Tak więc w transformatorach jednofazowych możliwe są dwie grupy połączeń, odpowiadające kątom ścinania 0 i 180 °. W praktyce zegar jest używany dla wygody podczas definiowania grup. Napięcie uzwojenia pierwotnego U1 obrazuje wskazówka minutowa, która jest ustawiona na stałe na 12, a wskazówka godzinowa zajmuje różne pozycje w zależności od kąta przesunięcia między U1 i U2. Przesunięcie 0° odpowiada grupie 0, a przesunięcie 180° grupie 6 (ryc. 3).

Figa. 3

W transformatorach trójfazowych można uzyskać 12 różnych grup połączeń uzwojeń. Spójrzmy na kilka przykładów.

Niech uzwojenia transformatora będą połączone zgodnie ze schematem Y / Y (ryc. 4).Cewki znajdujące się na jednym pręcie zostaną umieszczone jeden pod drugim.

Nawiasy A i a są połączone w celu wyrównania schematów potencjałów. Ustawmy położenie wektorów napięcia uzwojenia pierwotnego za pomocą trójkąta ABC. Położenie wektorów napięcia uzwojenia wtórnego będzie zależeć od oznaczenia zacisków. Aby zaznaczyć rys. 4a, pole elektromagnetyczne odpowiednich faz uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest zgodne, dlatego napięcia liniowe i fazowe uzwojenia pierwotnego i wtórnego będą się zgadzać (ryc. 4, b). Łańcuch ma grupę Y / Y — O.

Ryż. 4

Zmieńmy oznaczenie zacisków uzwojenia wtórnego na przeciwne (rys. 5. a). Podczas ponownego zaznaczania końców i początku uzwojenia wtórnego faza pola elektromagnetycznego zmienia się o 180 °. Stąd numer grupy zmienia się na 6. Ten schemat ma grupę Y / Y — b.

Ryż. 5

na ryc. 6 przedstawia schemat, na którym w porównaniu ze schematem z FIG. 4, wykonuje się okrągłe ponowne oznaczenie zacisków uzwojenia wtórnego. W tym przypadku fazy odpowiedniego pola elektromagnetycznego uzwojenia wtórnego są przesunięte o 120 °, a zatem numer grupy zmienia się na 4.

Ryż. 6

Ryż. 7

Schematy połączeń Y/Y pozwalają na uzyskanie parzystych numerów grup, gdy uzwojenia są połączone według schematu „gwiazda-trójkąt” numery grup są nieparzyste. Jako przykład rozważ obwód pokazany na ryc. 7.

W tym obwodzie faza emf uzwojenia wtórnego pokrywa się z liniowymi, tak że trójkąt abc jest obrócony o 30 ° w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w stosunku do trójkąta ABC. Ale ponieważ kąt między napięciami liniowymi uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest liczony zgodnie z ruchem wskazówek zegara, grupa będzie miała numer 11.

Spośród dwunastu możliwych grup połączeń uzwojeń transformatorów trójfazowych, dwie są znormalizowane: „gwiazda-gwiazda”-0 i „gwiazda-trójkąt”-11. Z reguły są one stosowane w praktyce.

Schematy „gwiazda-gwiazda z neutralnym” są stosowane głównie w transformatorach konsumenckich o napięciu 6 — 10 / 0,4 kV. Punkt zerowy umożliwia uzyskanie napięcia 380/220 lub 220/127 V, co jest wygodne do jednoczesnego podłączenia zarówno trójfazowych, jak i jednofazowych odbiorników energii elektrycznej (silników elektrycznych i żarówek).

Schematy „gwiazda-trójkąt” są stosowane w transformatorach wysokiego napięcia, łącząc uzwojenie 35 kV w gwiazdę i 6 lub 10 kV w trójkąt. Gwiazda zerowa jest stosowana w systemach wysokiego napięcia z uziemionym punktem neutralnym.

Grupy do łączenia uzwojeń transformatorów trójfazowych: