Учебный Центр Your Company
Курс:  Электротехника
28 ноября 2006 18:40  CDExportPublisher  
Содержание
Перейти на предыдущую страницу Урок 7.2 Трансформирование трехфазного тока
( Занятие 14 из 19 )

Трехфазные трансформаторы 



Для трансформирования трехфазного тока применяются или трехфазные трансформаторы, или «трехфазные группы», состоящие из трех однофазных трансформаторов.

Наибольшее распространение на практике получили трехфазные стрежневые трансформаторы с расположением стержней в одной плоскости.

Сердечник одного из таких трансформаторов показан на рис.1.

                                                               


                                      Рис 1.Сердечник трехфазного стержневого трансформатора.

 Здесь же указаны потоки в соответствии с векторным уравнением потоков

( ), причем за положительное их направление условно принято направление снизу вверх. Очевидно, амплитуда потока в ярме равна амплитуде потока в стержне.

Трехфазная группа, состоящая из трех однофазных трансформаторов, представлена на рис. 2.

                                                                                        

 Рис.2 Трехфазная группа.

 

 Одна из ее обмоток соединена в звезду, другая, как правило, соединяется в треугольник.

 

 

 

Следующий кадр







Соединение обмоток трансформатора 

Обратимся к однофазному трансформатору, обмотки которого показаны на Рис.3.

                                                             

Рис.3. Обозначения зажимов обмоток однофазного трансформатора.


Согласно ГОСТ зажимы обмоток обозначаются так, как указано на этом рисунке. Начало и конец обмотки высшего напряжения обозначаются соответственно прописными буквами А и X. Для обмотки низшего напряжения берутся строчные буквы: а — начало и х — конец обмотки.

Зажимы обмоток трехфазных трансформаторов обозначаются, как указано на рис.4.


Согласно ГОСТ зажимы обмоток обозначаются так, как указано на этом рисунке. Начало и конец обмотки высшего напряжения обозначаются соответственно прописными буквами А и X. Для обмотки низшего напряжения берутся строчные буквы: а — начало и х — конец обмотки.

Зажимы обмоток трехфазных трансформаторов обозначаются, как указано на рис.4.

                                                                

 Рис.4. Обозначения зажимов обмоток трехфазного трансформатора.


 Зная обозначения зажимов обмоток, мы можем правильно соединить обмотки трехфазного трансформатора и трехфазной группы в звезду или треугольник. Их необходимо также знать при включении трансформаторов на параллельную, работу.

Соединение обмотки, например, высшего напряжения в звезду показано на рис.5. 

                                                                            

                                         Рис.5. Соединение обмотки в звезду.

 Напомним, что в этом случае линейное напряжение в  раз больше фазного, а линейный ток равен фазному.

На рис. 6. показано соединение обмотки в треугольник.

                                                                                   

  Рис.6. Соединение обмотки в треугольник.

Здесь линейное напряжение равно фазному, а линейный ток в  раз больше фазного.

Соединение обмоток в звезду и звезду обозначают Y/Y и называют "звезда — звезда" или "игрек — игрек". Соединение обмоток в звезду и треугольник обозначают Y/D и называют "звезда — треугольник" или "игрек — дельта". Если от обмотки, соединенной в звезду, выводится нулевая точка, то такое соединение обозначают Y0 и называют «звезда с нулем» или «игрек нулевое».

Следует иметь в виду, что отношение линейных напряжений Uл1 и Uл2 трансформатора зависит не только от чисел витков обмоток w1 и w2 (на фазу), но и от способов их соединения:

                    при Y/Y                      ;

                 при Y/∆                            ;

             при ∆/Y                        

 

 

Следующий кадр







Группа соединений обмоток трансформатора 

В зависимости от сдвига по фазе между линейными первичной и вторичной э.д.с. на одноименных зажимах трансформаторы разделяются на группы соединений, причем каждую группу составляют трансформаторы с одинаковым сдвигом по фазе между указанными э.д.с.

Для обозначения группы соединений выбирается ряд целых чисел от 1 до 12; здесь условно принято, что единица соответствует 30° по аналогии с углами между минутной и часовой стрелками часов в 1, 2,..., 12 ч. При определении группы соединений с вектором э.д.с. обмотки высшего напряжения нужно совместить минутную стрелку, а с вектором э.д.с. обмотки низшего напряжения — часовую стрелку. Отсчет угла производится от минутной стрелки к часовой по направлению их вращения.

В России стандартизованы только две группы соединений: 12 и 11. Все выпускаемые советскими заводами нормальные однофазные трансформаторы и трехфазные с соединением обмоток Y/Y принадлежат к группе 12, а трехфазные трансформаторы с соединением обмоток Y/∆ — к группе 11.

Следующий кадр







Автотрансформаторы 

Автотрансформатором называется трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Электрическая схема автотрансформатора приведена на рис.1. Автотрансформатор может быть повышающим (рис.1,а) и понижающим (рис.1,б).

                                                                                           Рис.1.

 

К первичной обмотке, имеющей w1 витков, подводится напряжение U1. Напряжение U2 снимается с части витков w2 первичной обмотки. Обмотка автотрансформатора, так же как и у обычного трансформатора расположена на стальном замкнутом магнитопроводе.

Основные выражения, выведенные для трансформаторов, справедливы и для автотрансформатора.

При нагрузке можно приближенно считать отношения токов

                                                                                                                                         (1)

Так как первичный и вторичный токи сдвинуты по фазе почти на 1800, то по общей части обмотки (нижняя часть обмотки на рис.1,а) будет протекать разность токов

                                                                                     (2).

Уменьшение объема обмоток определяет также и уменьшение массы стали. Кроме того, автотрансформаторы имеют меньшие потери  по сравнению с трансформаторами.

Экономия обмоточной меди и стали, а также увеличение к.п.д. являются преимуществом автотрансформаторов.

Недостатком автотрансформатора является то, что здесь вторичная цепь оказывается электрически соединенной с первичной цепью. Она должна иметь такую же изоляцию по отношению к земле, как и первичная цепь. Это обстоятельство заставляет выбирать значение коэффициента трансформации автотрансформатора при высоких напряжениях не выше 2—2,5.

Трехфазные автотрансформаторы выполняются подобно трехфазным трансформаторам (рис.2). Для трансформации трехфазного тока могут использоваться группа из трех однофазных автотрансформаторов.

                                                                          

                                                                   Рис. 2. Схема трехфазного автотрансформатора.

 Автотрансформаторы находят себе применение в качестве пусковых для пуска больших синхронных двигателей и короткозамкнутых асинхронных двигателей, для осветительных установок (для дуговых ламп переменного тока), для связи сетей с напряжениями, мало отличающимися одно от другого. В последнем случае трехфазные автотрансформаторы снабжаются еще одной обмоткой, соединенной треугольником, для подавления третьей гармоники в кривых магнитных потоках и, следовательно, в кривых фазных э.д.с.

Автотрансформаторы выполняются также с устройством, позволяющим плавно регулировать их вторичное на­пряжение. Регулирование напряжения осуществляется путем изменения числа витков обмотки при помощи специальных переключателей или контакта, перемещаемого непосредственно по обмотке, очищенной с одной стороны от изоляции.

 

 

Следующий кадр







Измерииельные трансформаторы 

                                        1. Трансформаторы напряжения.

 

Трансформаторы напряжения (ТН на рис.1) служат для понижения напряжения (обычно до 100 — 150 В), так как вольтметры и катушки напряжения ваттметров и счетчиков (или реле) не могут быть включены непосредственна на высокое напряжение из-за недостаточной изоляции измерительных приборов и необходимости обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

                                                                             

                           Рис.1. Схема включения трансформаторов напряжения (ТН) и тока (ТТ).

 

 Они выполняются как двухобмоточные трансформаторы и электрически отделяют цепь приборов от цепи высокого напряжения; их вторичная цепь надежно заземляется.

По принципу действия трансформаторы напряжения не отличаются от ранее рассмотренных двухобмоточных трансформаторов, работающих в режиме близком к режиму холостого хода. При расчете трансформатора напряжения и его выполнении стремятся к тому, чтобы погрешности, вносимые им в измерения, были как можно меньше. Расчеты показывают, что погрешности тем меньше чем меньше сопротивление обмоток электроизмерительных приборов, подключаемых к трансформатору напряжения.

Номинальные мощности трансформаторов напряжения лежат примерно в пределах 25 — 300 ВА. Они обычно могут быть длительно нагружены по условиям нагрева до мощности, в 5 — 8 раз превышающей номинальную.

 

1.     Трансформаторы тока.

 

Трансформаторы тока (ТT на рис.1) также выполняются в виде двухобмоточных трансформаторов. Их первичная обмотка включается в цепь последовательно с потребителями, ток которых надо измерить; во вторичную обмотку включаются амперметр, реле, а при измерении мощности и энергии — токовые катушки ваттметра и счетчика. Все приборы во вторичной цепи соединяются последовательно.

При помощи трансформатора тока цепь приборов электрически отделяется от первичной цепи и вторичная обмотка надежно заземляется, что необходимо, если первичная обмотка включается в цепь высокого напряжения.

Отношение токов трансформатора тока практически равно обратному отношению чисел витков:

                                                                         .

 Последнее обычно подбирается таким образом, чтобы при номинальном первичном токе I номинальный вторичный ток был равен 5 или 1 А. При больших значениях I часто выбирается w1 = l. Получается в этом случае одновитковый трансформатор тока. Здесь первичной обмоткой служит шина (или круглый проводник), которая проходит внутри сердечника; на сердечнике помещается вторичная обмотка с числом витков w2.

Первичные номинальные токи стандартизованы в пределах 5  15000 А. Вторичные номинальные токи имеют два стандартных значения: 5 и 1 А. При токе 5 А общее сопротивление нагрузки колеблется в пределах 0,2  2 Ом, а при токе I А — 5 30 Ом.

Трансформаторы тока должны быть механически достаточно прочными, чтобы выдержать электродинамические воздействия, возникающие при аварийном повышении первичного тока.

Особенностью трансформатора тока в отличие от трансформатора напряжения является то, что его магнитный поток при неизменном токе в первичной обмотке и переменном сопротивлении нагрузки будет изменяться. При большом сопротивлении нагрузки магнитный поток трансформатора тока может возраст до чрезмерного значения. Режим работы при разомкнутой вторичной обмотки следует считать аварийным, так как при этом магнитный поток и индукция в сердечнике будут иметь наибольшие значения, что приведет не только к большому увеличению магнитных потерь и, следовательно, нагреву трансформатора, но и к значительному возрастанию напряжения на разомкнутых зажимах вторичной обмотки. В этом, случае магнитный поток будет создаваться только током I1 (при отсутствии размагничивающего вторичного тока I2) и напряжение вторичной обмотки может достигнуть опасных значений. Следует здесь учитывать, что опасным является максимальное значение напряжения, а оно вследствие уплощения кривой потока  может значительно возрасти: например, у многовитковых трансформаторов тока отношение максимального напряжения к действующему часто получается равным 2 2,5, а не  как при синусоидальной кривой напряжения.

Кроме того, намагничивание сердечника трансформатора тока в режиме разомкнутой вторичной обмотки при последующем его использовании из-за остаточного магнетизма может давать большие погрешности в измерениях, не соответствующие его калибровочным кривым.

 

Перейти к началу страницы страницы Далее: Экзамен по теме трансформаторы Перейти на следующую страницу