6.Трехфазные трансформаторы: групповой и стержневой. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов. Особенности работы. Группы соединений обмоток трехфазных трансформаторовгрупповой и стержневой. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов. Особенности работы.По конструкции магнитопроводы делятся на стержневые и броневые. Магнитопровод однофазногостержневого тр-ра имеет два стержня, на которых размещаются обмотки и два ярма, которые служат для создания замкнутого магнитопровода. Трансформирование трехфазной системы напряжений можно выполнить тремя однофазными трансформаторами, обмотки которых соединяются по схеме звезды или треугольника и присоединяются к трехфазной сети. Такое устройство называется трехфазной трансформаторной группой илигрупповым тр. Повышенные габариты и стоимость ограничивают применение трансформаторной группы В зависимости от сдвига фаз между одноименными линейными напряжениями вторичных и первичных обмоток тр-ры делятся на группы. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в "звезду" (Y), либо в "треугольник" (Δ) и реже в "зигзаг" (Z). Первые две схемы соединения трехфазных обмоток обозначаются прописными русскими буквами: соответственно У, Д.
Угол смещения вектора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору линейной ЭДС обмотки ВН определяют умножением числа, обозначающего группу соединения, на 30.Так как сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360,при кратности 30, то для обозначения группы соединения принят ряд чисел1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 и 0. Маркировка выводов и определение групп осуществляется по следующим принципам:
При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, получают четные группы соединения, а при неодинаковых – нечетные. 0,6,11 и 5 называют основными, а все получаемые из них производными. Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, т.к. предусматривают одноименную маркировку выводов обмоток, расположенных на одном стержне.
7.Потери мощности в трансформаторе. Коэффициент полезного действия трансформатора. Влияние характера нагрузки на величину кпд.Потери и КПД: В процессе трансформирования электрической энергии часть ее теряется на электрические и магнитные потери. Электрические потеривызывают нагрев обмоток трансформатора во время работы. Мощность электрических потерь равна сумме потерь в первично и вторичной обмотках (m– число фаз трансформатора):
Магнитные потери имеют 2 составляющих – потери на перемагничивание материала (гистерезис), потери на вихревые токи. Все эти составляющие прямопропорциональны частоте питающей сети, поэтому они не зависят от нагрузки трансформатора, в отличии от потерь электрических. Третьей составляющей являются добавочные потери, которые являются трудноучитываемыми и их, при подсчёте, берут в процентном отношении от полезной мощности трансформатора. КПД трансформатора– есть отношение полезной мощности к потребляемой.
, гдеβ– коэффициент нагрузки;SHOM– номинальная мощность трансформатора;- коэффициент нагрузки. - номинальные магнитные потери;- номинальные электрические потери. Максимальное значение КПД имеет максимальное значение при такой нагрузке при которой переменные потери равны постоянным потерям,т.е. при Анализ выражения для КПД говорит о том, что он зависит как от величины (β), так и от характера (cosφ2). Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: , т.е. при β=Обычно КПД трансформатора имеет максимальное значение при β = 0,45 - 0,65 и при дальнейшем увеличении нагрузки уменьшается относительно мало.
studfiles.net Вопрос 21. Понятие группы соединения обмоток однофазного трансформатора.Группа соединения обмоток трансформатора определяется углом сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС (например, EAB и Eab или EBA и Eba) обмоток высшего и низшего напряжений. В однофазном трансформаторе обмотка ВН обозначается прописными латинскими буквами: А – начало, Х – конец. Обмотка НН – строчными латинскими буквами: а – начало, х – конец . При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением начало и конец ее обозначают соответственно Am и Xm. Изобразим фрагмент стержневого магнитопровода однофазного двухобмоточного трансформатора (рис.1.16). Обе обмотки намотаны по левой винтовой линии, имеют одинаковое направление намотки. У обеих обмоток начала А и а находятся сверху, а концы Х и х – снизу, т.е. одинаково промаркированы. Будем считать ЭДС наводимую в обмотке, положительной, если она действует от конца обмотки к ее началу. В обеих обмотках ЭДС наводит один и тот же основной магнитный поток. А одинаковые направления намотки и одинаковая маркировка позволяют утверждать, что названные ЭДС этих обмоток в каждый момент времени действуют в одинаковом направлении, т.е. одновременно положительны или отрицательны.
Таким образом, в однофазных трансформаторах возможно получить только две группы соединения обмоток: нулевую и шестую. Вопрос 22. Понятие группы соединения обмоток трехфазного трансформатораГруппа соединения обмоток трансформатора определяется углом сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС (например, EAB и Eab или EBA и Eba) обмоток высшего и низшего напряжений. В трехфазном трансформаторе обмотка ВН обозначается прописными латинскими буквами: А, В, С – начала, X, Y, Z – концы. Обмотка НН строчными латинскими буквами: a, b, c – начала, x, y, z – концы. Чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со стороны отводов обмотки ВН. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в “звезду” (Y), либо в “треугольник” () и реже в “зигзаг” (Z). Первые две схемы соединения трехфазных обмоток обозначаются прописными русскими буквами: соответственно У, Д. 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.
Рис.1 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. В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток.
Для обозначения группы (и соответственно угла сдвига) векторы линейных ЭДС уподобляют стрелкам часового циферблата. Вектор линейной ЭДС обмотки BН совмещают с минутной стрелкой часов и устанавливают неподвижно против цифры 12 (0). Вектор линейной ЭДС обмотки НН, совмещают с часовой стрелкой, и устанавливают против той цифры часового циферблата, которая определяет номер группы соединения, причем угол между стрелками равен углу сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС. Возможно получение следующих групп соединения обмоток трехфазных трансформаторов: 0-я, 1-я, 2-я, … и 11-я группы. Этим группам соответствуют углы сдвига между векторами одноименных линейных ЭДС обмоток ВН и НН: 0°, 30°, 60°, и 330°.
studfiles.net групповой и стержневой. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов. Особенности работы.По конструкции магнитопроводы делятся на стержневые и броневые. Магнитопровод однофазногостержневого тр-ра имеет два стержня, на которых размещаются обмотки и два ярма, которые служат для создания замкнутого магнитопровода. Трансформирование трехфазной системы напряжений можно выполнить тремя однофазными трансформаторами, обмотки которых соединяются по схеме звезды или треугольника и присоединяются к трехфазной сети. Такое устройство называется трехфазной трансформаторной группой илигрупповым тр. Повышенные габариты и стоимость ограничивают применение трансформаторной группы В зависимости от сдвига фаз между одноименными линейными напряжениями вторичных и первичных обмоток тр-ры делятся на группы. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в "звезду" (Y), либо в "треугольник" (Δ) и реже в "зигзаг" (Z). Первые две схемы соединения трехфазных обмоток обозначаются прописными русскими буквами: соответственно У, Д.
Угол смещения вектора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору линейной ЭДС обмотки ВН определяют умножением числа, обозначающего группу соединения, на 30.Так как сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360,при кратности 30, то для обозначения группы соединения принят ряд чисел1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 и 0. Маркировка выводов и определение групп осуществляется по следующим принципам:
При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, получают четные группы соединения, а при неодинаковых – нечетные. 0,6,11 и 5 называют основными, а все получаемые из них производными. Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, т.к. предусматривают одноименную маркировку выводов обмоток, расположенных на одном стержне.
7.Потери мощности в трансформаторе. Коэффициент полезного действия трансформатора. Влияние характера нагрузки на величину кпд.Потери и КПД: В процессе трансформирования электрической энергии часть ее теряется на электрические и магнитные потери. Электрические потеривызывают нагрев обмоток трансформатора во время работы. Мощность электрических потерь равна сумме потерь в первично и вторичной обмотках (m– число фаз трансформатора):
Магнитные потери имеют 2 составляющих – потери на перемагничивание материала (гистерезис), потери на вихревые токи. Все эти составляющие прямопропорциональны частоте питающей сети, поэтому они не зависят от нагрузки трансформатора, в отличии от потерь электрических. Третьей составляющей являются добавочные потери, которые являются трудноучитываемыми и их, при подсчёте, берут в процентном отношении от полезной мощности трансформатора. КПД трансформатора– есть отношение полезной мощности к потребляемой.
, гдеβ– коэффициент нагрузки;SHOM– номинальная мощность трансформатора;- коэффициент нагрузки. - номинальные магнитные потери;- номинальные электрические потери. Максимальное значение КПД имеет максимальное значение при такой нагрузке при которой переменные потери равны постоянным потерям,т.е. при Анализ выражения для КПД говорит о том, что он зависит как от величины (β), так и от характера (cosφ2). Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: , т.е. при β=Обычно КПД трансформатора имеет максимальное значение при β = 0,45 - 0,65 и при дальнейшем увеличении нагрузки уменьшается относительно мало.
studfiles.net 8.2 Группы соединения обмоток и условия параллельной работы трехфазных трансформаторов.Как первичные, так и вторичные обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой и треугольником (рис.2.11 а,б). Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов в звезду и треугольник соответственно обозначают Y, . Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначаются буквами А, В, С, а начала фаз обмоток низшего напряжения – а, в, с; концы фаз обмоок ВН – Х, Y, Z, а концы фаз обмоток НН – x, y, z. Если обмотка имеет выведенную нулевую точку, то в соответствующем обозначении указывается вывод нулевой точки, например: Y0. Для включения на параллельную работу трансформаторы объединяются в группы, которые обозначают, например, следующим образом: Y/Y0– 12, Y/ - 11 и т.д., где знак над чертой показывает схему соединения обмоток высшего напряжения, знак над чертой – схему соединения обмоток низшего напряжения, цифра – угол между векторами линейных ЭДС обмоток высшего и низшего напряжений, выраженных числом угловых единиц по 30о. Так первое обозначение группы показывает, что обмотки ВН и НН соединены в звезду, причем обмотки НН имеют выведенную нулевую точку и угол между векторами линейных ЭДС обмоток высшего и низшего напряжения равен или 00. Группы трехфазных трансформаторов зависят от схемы соединения обмоток, обозначения зажимов фаз обмоток высшего и низшего напряжений и от направления намотки. Если направление намотки обмоток высшего и низшего напряжений одинаково, то индуктируемые в них ЭДС совпадают по фазе, если направление намотки встречное, то ЭДС находится в противофазе. При соединении обмоток ВН и НН по схеме звезда с одинаковым направлением намотки (рис.2.12 а), а ЭДС, индуктируемые в фазах этих обмоток, совпадают по фазе (вектора Еа и ЕА, Ев и ЕВ, Ес и ЕС параллельны). Вектора линейных ЭДС соответствующих зажимов обмоток (ЕАВ и Еав) также параллельны, т.е. угол между ними 0 или 3600 и трансформатор принадлежит к группе 12. Если изменить обозначение зажимов обмоток НН (рис. 2.2б), то параллельными будут фазные векторы Ес и Еа, Еа и Ев, Ев и Ес, так как катушки фаз "с" и "А", "а" и "В", "в" и "С" находятся на одних и тех же стержнях и сцеплены одним потоком. Угол между векторами линейных ЭДС ЕАВ и Еав в этом случае равен 120°, т.е. группа 4. Если обмотки НН намотать встречно обмоткам ВН или, что то же самое, изменить обозначения начал и концов фаз НН, то фазные ЭДС имеют встречное направление, а угол между векторами линейных ЭДС ЕАВ и Еав равен 180°, т.е. будет группа 6. В общем случае при соединении обмоток звезда-звезда Y/Y получается любая четная группа - 2,4,6,8,10,12.
При соединении звезда-треугольник (рис.2.13) вектора фазных ЭДС обмоток, находящихся на одних стержнях сердечника, при согласном направлении намоток (рис.2.13 а) имеют одинаковое направление (вектора ЕА и Еса, EВ и Еав, EС и Евс). Как известно, при соединении обмоток треугольником линейные ЭДС совпадают с фазными (UΔл = UΔФ ), а при соединении звездой линейные ЭДС сдвинуты на 30° по фазе относительно фазных (UYл =UYФ). Поэтому для схемы рис.2.13 а треугольники линейных ЭДС обмоток ВН и НН будут смещены на (-30°) или (+ 330°) (например, между векторами ЕАВ и Еав), т.е. имеет место группа 11.
Рис. 2.13 Соединение обмоток по схеме «звезда - треугольник» При встречном направлении намотки обмоток НН (рис.2.13 б) треугольники линейных ЭДС обмоток ВН и НН будут смещены на 150° (например, между векторами ЕАВ и ЕXY ), т.е. имеет место группа 5. В общем случае при соединении обмоток звезда-треугольник Y/Δ получается любая нечетная группа 1,3,5,7,9,11. При определении номера группы соединений трехфазных трансформаторов можно также пользоваться следующим условным правилом "часов". Если вектор первичного линейного напряжения совместить с минутной стрелкой часового циферблата, установленной на цифре 12, а вектор вторичного линейного напряжения - с часовой стрелкой, то номер группы выражается цифрами часового циферблата (один час на часовом циферблате соответствует углу в 30°). В России стандартными группами являются группы Y/Y0 -12, Y/Y0 -6, Y/Δ - 11, Yo/Δ - 11. В этих группах обмотки ВН соединены по схеме "звезда" и фазная ЭДС в раз меньше, чем при соединений по схеме "треугольник", так как линейные напряжения для обоих схем одинаковы. Поэтому при соединении обмоток по схеме "звезда" проще, изоляция обмотки ВН и обмотки имеют меньшее число витков. Обмотки НН в стандартных группах преимущественно соединяются в треугольник, так как чувствительность к несимметрии нагрузок значительно меньше, чем при соединении по схеме "звезда". По схеме "звезда с нулем" (Y0) можно получить два различных напряжения при четырехпроводной сети, например, 380/220 В или 220/127 В. .
Параллельная работа трансформаторов целесообразна при переменном графике нагрузки трансформаторной подстанции. В этих случаях при наименьшей токовой нагрузке работает один трансформатор, с увеличением нагрузки число подключаемых трансформаторов увеличивается. При параллельной работе двух трансформаторов Tpl и Тр2 к общим шинам раздельно подключаются первичные и вторичные обмотки как показано на рис. 2.14 применительно к одной фазе. Параллельная работа позволяет повысить коэффициент полезного действия и упрощает обеспечение резерва. Дня нормальной параллельной работы трансформаторов необходимо:
При невыполнении первых двух условий возникают уравнительная ЭДС ΔЕу и уравнительный ток Iу, показанный на рис. 2.14 стрелками. При невыполнении первого условияΔЕу определяется из векторной диаграммы рис.2.15 а, а при невыполнении второго условия ( для случая соединения обмоток двух трансформаторов по схемам Y/Y - 12 и Y/Δ – 11, т.е. угла сдвига между вторичными напряжениями на 30°) из векторной диаграммы рис. 2.15 б. Так как уравнительный ток замыкается по пути наименьшего сопротивления по вторичным обмоткам параллельно соединенных обмоток трансформаторов, минуя значительное сопротивление нагрузки Zн, то его величина может быть в несколько раз больше номинального, что выводит трансформаторы из строя. Третье условие должно выполняться для того, чтобы токовая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности. При его несоблюдении один из трансформаторов будет недогружен, а другой - перегружен. studfiles.net Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов — КиберПедияДля электрификации сельского хозяйства применяют трехфазные трехстержневые трансформаторы. Трехфазный трансформатор, образованный из трех однофазных, называется групповым. Групповые трансформаторы дороже, занимают больше места, имеют более низкий к. п. д., но их применяют при больших мощностях, так как трансформатор, собранный из трех однофазных, более удобен для перевозки, резерв стоит дешевле (для резерва достаточно иметь одну фазу трансформатора). В групповом трансформаторе токи холостого хода я магнитные потоки во всех фазах одинаковы, а в трехстержневом намагничивающие токи крайних фаз больше, чем в средней фазе, так как сопротивление участка магнитной цепи для магнитных потоков, создаваемых обмотками крайних фаз, больше, чем для средней. Эта несимметрия незначительная и существенного значения не имеет, так как уже при небольшой нагрузке она сглаживается. В советских трансформаторах обмотки соединяют в звезду или в треугольник. За границей, кроме того, применяют соединение обмоток в зигзаг, при котором каждую фазу вторичной обмотки делят пополам и располагают на двух различных стержнях (рис. 124). При соединении обмоток в зигзаг сглаживается несимметрия намагничивающих токов, но провода расходуется больше. В СССР "соединение обмоток в зигзаг не применяют, но в последнее время выпущена опытная партия трансформаторов с соединением обмоток в зигзаг. Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов, принятые в СССР, приведены на рисунке 125. В условном обозначении над чертой показано соединение обмоток высшего напряжения, под чертой — низшего напряжения, индекс 0 обозначает выведенную нулевую точку, а цифра показывает группу соединений обмоток. При соединении обмоток в звезду, которое обозначают знаком Y, концы обмоток соединяют вместе, а начала присоединяют к выводам. При соединении обмоток в треугольник, которое обозначают знаком Δ, начало первой фазной обмотки соединяют с концом второй, начало второй — с концом третьей и начало третьей — с концом первой. Точки обмоток а, в, с присоединяют к выводам. Начала фазных обмоток высшего напряжения обозначают буквами А, В, С, а концы их — буквами X, У, Z. Начала и концы обмоток низшего напряжения обозначают соответственно буквами а, в, с и х, у, z. При включении трансформаторов на параллельную работу большое значение имеет способ соединения обмоток трансформатора, который определяется группой соединения. Цифрой обозначают угол между векторами линейных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений, отсчитанный в единицах углового смещения по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения. За единицу углового смещения принят угол в 30°. Необходимо отметить, что понятия начала и конца обмоток условны, но они необходимы для правильного соединения обмоток. Первичная и вторичная обмотки намотаны на одном стержне и пронизываются одним и тем же магнитным потоком. Если обе обмотки намотаны в одну и ту же сторону и верхние зажимы обмоток принять за их начала, а нижние — за концы, то э. д. с, индуктируемые в обмотках, будут одинаково направлены, допустим, в данный момент от конца к началу (рис. 126, а), т. е э. д. с. направлены согласно и совпадают по фазе. Если обмотки намотать в разные стороны, сохранив то же обозначение зажимов, то векторы э. д. с. будут направлены встречно (рис. 126, б). Встречно будут направлены векторы э д. с. и в том случае, когда поменять местами обозначения зажимов, верхний зажим вторичной обмотки обозначить буквой х, а нижний — буквой а (рис. 126, в). Рассмотрим методику построения векторных диаграмм для определения группы соединения обмоток трансформаторов. При построении векторных диаграмм исходят из следующих соображений: а) векторы фазных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений одной фазы всегда параллельны, так как индуктируются одним и тем же магнитным потоком и могут быть направлены согласно или встречно в зависимости от способа выполнения обмотки и обозначения зажимов; б) если на схеме концы обмоток соединены в одной точке, то и на векторной диаграмме соответствующие точки векторов фазных напряжений, обозначенных теми же буквами, также соединены вместе. Построим векторную диаграмму напряжений для группы соединения обмоток Y/Y0 — 12. Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений обмотки высшего напряжения, подключенной в данном случае к сети, определяется напряжением сети (рис. 127, а). Построим векторную диаграмму напряжений для обмотки низшего напряжения и определим группу соединений обмоток. Так как векторы .фазных напряжений обмоток параллельны и направлены согласно, то вектор ха фазного напряжения фазы а проводим параллельно вектору фазного напряжения ХА фазы А (рис. 127, а). Так как на схеме точки х, у, z соединены вместе, то и соответствующие точки векторов будут соединены в одной точке. Проводим из точки х вектор фазного напряжения ув, параллельно вектору УВ и далее проводим из той же точки вектор zc, параллельный вектору ZC. Соединяя точки а, в, с, получаем векторы линейных напряжений вторичной обмотки. Для определения группы соединения обмоток перенесем параллельно самому себе вектор линейного напряжения ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Как видно из рисунка 127, а, угол между векторами равен 360°, или 360 : 30 = 12 единиц углового смещения, т. е. группа соединений обмоток 12. При встречном направлении векторов э. д. с. получим группу Y/Y0 — 6 (рис. 127, б). Построим векторную диаграмму для группы Y/Δ — 11. Векторная диаграмма напряжений обмотки высшего напряжения определяется напряжением сети (рис. 127, в). Строим векторную диаграмму для обмотки низшего напряжения. Вектор ха проводим параллельно вектору ХА. Так как на схеме точки а и у соединены вместе, то и на векторной диаграмме точки векторов a и y соединяем вместе. Из точки а проводим вектор ув параллельно вектору УВ. Так как на схеме точки в и z соединены вместе, то из точки в проводим вектор zc параллельно вектору ZC. В результате построения мы получили треугольник фазных и линейных напряжений обмотки низшего напряжения авс. Для определения группы соединения переносим параллельно самому себе вектор линейного напряжения ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Угол между векторами линейных напряжений, отсчитанный по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения, равен 330°, или 330 : 30 = 11 единиц углового смещения, т. е. группа соединения обмоток 11. Если векторы э. д. с. обеих обмоток направлены встречно, то мы получим 5 группу (рис. 127, г).
Для выражения угла сдвига между векторами линейных напряжений используют циферблат часов. Вектор линейного напряжения обмотки высшего напряжения принимают за минутную стрелку и устанавливают на цифру 12, а вектор линейного напряжения обмотки низшего напряжения принимают за часовую стрелку и устанавливают на цифру, соответствующую положению этого вектора на векторной диаграмме. Цифра, на которую указывает часовая стрелка, определяет группу соединений обмоток трансформатора. В первом случае при соединении обмоток Y/Y0 — 12 обе стрелки будут установлены на цифре 12, а при соединении обмоток Y/Δ — 11 — минутная стрелка на цифре 12, а часовая на цифре 11. Группу соединений Y/Y0 — 12 применяют для трансформаторов небольшой мощности напряжением 10/0,4 кв или 6/0,4 кв с выведенной нулевой точкой при смешанной осветительной и силовой нагрузке и напряжении с низкой стороны до 400 в. Группу соединений Y/ Δ —11 применяют для трансформаторов при напряжении больше 400 в на обмотке низшего напряжения, например в трансформаторах 6/0,525 кв; 10/0,525 кв; 35/10 кв; 35/6 кв. Группу соединений Y0/ Δ — 11 применяют при напряжении обмоток с высшей стороны 110 кв и выше. Соединять обмотки в звезду выгодно при высших напряжениях, так как тогда на фазу подводится фазное напряжение, которое в раза меньше линейного, что дает возможность удешевить изоляцию обмотки. Соединение треугольником обычно применяют при низких напряжениях и больших токах, что дает возможность уменьшить сечение проводов обмоток, так как в этом случае фазный ток в проводах обмотки меньше раза линейного тока (рис. 128). Если при соединении обмоток Y/Y отношение линейных напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе равно коэффициенту трансформации k, то при соединении обмоток Y/Δ отношение линейных напряжений равно • k, а при соединении обмоток Δ /Y это отношение равно , где k—отношение фазных напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора при холостом ходе. На щитке трансформатора всегда указывают линейные напряжения и токи. В современных трансформаторах сталь сердечника насыщена вследствие того, что допускают большие значения магнитной индукции (свыше 1,4 тл), поэтому форма кривой тока холостого хода несинусоидальна (см § 1, гл. XII). Как известно из теоретической электротехники, несинусоидальную кривую тока можно разложить на ряд синусоидальных кривых — основную, третью гармоническую, пятую гармоническую и т. д. Значительную
величину имеет третья гармоническая тока, которую необходимо учитывать, рассматривая работу трансформатора. Например, при индукции в стали трансформатора 1,4 тл третья гармоника равна примерно 30% основной составляющей намагничивающего тока (рис. 129). Из теоретической электротехника известно, что токи третьей гармоники во всех фазах одинаково направлены, т. е. во всех фазах они текут или от конца к началу обмотки фазы, или наоборот (рис. 129, б, в). Так как при соединении обмотки трансформатора в звезду токи третьей гармоники взаимно уравновешиваются, то отсутствие тока третьей гармоники в кривой тока холостого хода делает ее синусоидальной, что приводит к искажению кривой магнитного потока: магнитный поток в магнитопроводе становится несинусоидальным и содержит третью гармонику. На рисунке 130, а показано построение кривой магнитного потока при синусоидальной форме намагничивающего тока. В IV квадранте изображена синусоидальная кривая тока, а в I квадранте кривая зависимости магнитного потока Ф от величины намагничивающего тока с учетом насыщения стали. Построенная с помощью этой кривой кривая магнитного потока во II квадранте несинусоидальна, но ее можно разложить на две синусоидальные гармонические составляющие — первую (основную) Ф1 и третью Ф3. Отсюда видно, что в трехстержневых трансформаторах, кроме основной составляющей магнитного потока Ф1, создаются третьи гармонические составляющие магнитных потоков, направленные во всех трех стержнях в одну и ту же сторону, поэтому они должны замыкаться по маслу, воздуху и стали бака трансформатора (рис. 130, б). Этот путь магнитного потока обладает очень малой магнитной приводимостью, вследствие чего третья гармоническая потока выражена слабо и практически не искажает кривой э. д. с. Но магнитные потоки третьей гармоники, замыкаясь по стали бака, стяжным болтам и другим стальным деталям, создают в стали вихревые токи, что повышает нагрев этих деталей и понижает к. п. д. трансформатора. При магнитной индукции около 1,4 тл эти добавочные потери составляют около 10% основных потерь холостого хода, но при увеличении индукции эти потери быстро растут. Вследствие этого соединение обмоток Y/Y имеет ограниченное применение. Его применяют в трансформаторах мощностью не более 1800 ква. При соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Δ или Δ/Y токи третьей гармоники, протекая во всех обмотках в одном направлении, замыкаются по контуру, образуемому обмотками, соединенными в треугольник (рис. 129, в). При наличии токов третьей гармоники в токе холостого хода кривая тока холостого хода будет пико-образной, форма кривой магнитного потока и э. д. б. — синусоидальны, поэтому магнитных потоков третьей гармоники не будет и не будет тех вредных воздействий магнитных потоков третьей гармоники, как при соединении обмоток Y/Y- Поэтому предпочтение отдается схемам соединения обмоток Y/Δ и Δ/Y- Пример. Дан трехфазный трансформатор мощностью SH = 240 ква, напряжением U1 = 6000 в, U20= 400 в, Iн1 = 23,1 а, Iн2 = 347 а, соединение обмоток Y/Y0, Р0= 1400 вт, Рk = 4900 вm, UK = 330 в, r1 = r'2, х1 = х’2. Определить для этого трансформатора r1\, r2, х1, х2и к. п. д. при номинальной нагрузке и cos ф2 = 0,8. Найти ΔU% при номинальной нагрузке и cosф2 = 0,8. Вычислить наивыгоднейший kнг. Решение. При решении задач с трехфазными трансформаторами сопротивления обмоток определяем для одной фазы. Находим zK: Здесь UKделится на для того, чтобы найти UKфазное. Находим rк: Здесь Ркделится на 3 для того, чтобы узнать мощность короткого замыкания на одну фазу. Находим хк: Но так как rк = r1 + r'2, а xк = x1 + x'2и по условию r1 = r'2 и х1 = х'2, находим сопротивления обмоток: Найдены действительные сопротивления первичной обмотки r1 и х1, а для вторичной обмотки подсчитаны приведенные сопротивления. Для того чтобы определить действительные сопротивления вторичной обмотки, находим коэффициент трансформации k: Находим действительные сопротивления вторичной обмотки: ] Находим изменение напряжения ΔU% при номинальной нагрузке трансформатора и cosф2=0,8: Находим Ua%: Определяем Uр%:
cyberpedia.su 48. Схемы соединения обмотки трехфазных трансформаторов.Группы соединенийФазы первичной и вторичной обмоток трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой, звездой с выведенной нулевой точкой и треугольником. Эти способы соединений условно обозначают символами Y, Y0, ∆. Символ способа соединения обмотки высшего напряжения принято писать первым, между символами ставят наклонную черту, например Y/∆. Наиболее дешевым и простым соединением является соединение звездой, так как в этом случае каждая из обмоток находится под фазным напряжением. Такое соединение является наиболее предпочтительным для высокого напряжения. Соединение Y/∆ наиболее приемлимо для трансформаторов большой мощности в тех случаях, когда на стороне низшего напряжения не требуется соединение звездой с нулевым проводом. Трехфазные трансформаторы обычно характеризуют двумя коэффициентами трансформации: фазным и линейным. Фазный коэффициент трансформации равен отношению числа витков WВН к числу витков WHHфазы обмотки низшего напряжения этих обмоток при холостом ходе:
Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейного напряжения обмотки высшего напряжения к линейному напряжению обмотки низшего напряжения при холостом ходе:
Для соединений Y/Y и ∆/∆ линейный и фазный коэффициенты трансформации равны между собой: kл = kф; для соединений Y/∆
а для соединения ∆/Y Группы соединений обмоток По группам соединений обмоток трансформаторы подразделяют на основании значения угла α сдвига фаз между линейными высшим и низшим напряжениями. У трансформаторов одной группы сдвиг фаз всегда одинаков. Сдвиг фаз между линейными высшим и низшим напряжениями имеет большое значение при параллельной работе трансформаторов, так как на параллельную работу можно включить трансформаторы только одной группы соединений обмоток, в противном случае возникают уравнительные токи, вызывающие перегрев обмоток. Для сопоставления относительного положения векторов высшего и низшего линейных напряжений используют положения минутной и часовой стрелок на циферблате: вектор линейного высшего напряжения совмещают с минутной стрелкой и устанавливают на цифру 12, а часовую стрелку совмещают с положением линейного низшего напряжения. Отсчет угла между стрелками производится по направлению вращения, и при определении номера группы этот угол делат на 30 градусов. В трехфазных трансформаторах каждая пара обмоток высшего и низшего напряжения расположена на одном и том же стержне, поэтому фазные э.д.с. могут как совпадать, так и быть противоположными по фазе. Для трехфазных трансформаторов возможны 12 групп соединений, однако трехфазные силовые трансформаторы выпускают только двух групп: нулевой и одиннадцатой. 49. Параллельная работа трансформаторовЭлектроснабжение электроприемников значительной мощности целесообразно осуществлять не от одного трансформатора большой мощности, а от группы параллельно включенных на общую нагрузку трансформаторов меньшей мощности, что более рационально и надежно. В этом случае при уменьшении общей нагрузки можно отключать часть трансформаторов, заставляя оставшиеся работать при более экономичном режиме, а при профилактическом ремонте одного из трансформаторов или при аварийном выходе из строя одного из них оставшиеся будут принимать на себя всю нагрузку или, в крайнем случае, ее часть. При включении трансформаторов на параллельную работу необходимо соблюдать ряд условий:
studfiles.net групповой и стержневой. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов. Особенности работы.
Трансформирование трехфазной системы напряжений можно выполнить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу. Однако повышенные габариты и стоимость ограничивают применение трансформаторной группы. Данный способ главным образом применяется в установках более 60 000 кВА. В установках мощностью до 60 000 кВА обычно применяют трехфазные трансформаторы, у которых обмотки расположены на трех стержнях, объединенных в общий магнитопровод двумя ярмами. Для уменьшения магнитной несимметрии трехстержневого магнитопровода, т.е. уменьшения магнитного сопротивления потокам крайних фаз, сечение ярм делают на 10-15% больше сечения стержней, что уменьшает их магнитное сопротивление. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в "звезду" (Y), либо в "треугольник" (Δ) и реже в "зигзаг" (Z). Первые две схемы соединения трехфазных обмоток обозначаются прописными русскими буквами: соответственно У, Д.
Те же закономерности прослеживаются и для трехфазных трансформаторов, только групп там будет всего 12 (0-11). Маркировка выводов и определение групп осуществляется по следующим принципам: · При смене маркировки одной из обмоток вкруговую на шаг, группа изменяется на 4, вектор линейных ЭДС поворачивается на 1200. · При смене маркировки 1-й из обмоток на другую группа изменяется на 6, вектор линейных ЭДС сменяется на 1800. · Если схемы соединения обмоток НН и ВН одинаковы, то меняя маркировку одной из обмоток, получается 6 четных групп соединения. · Если схемы соединения обмоток ВН и НН разные, то изменяя маркировку 1-й из обмоток, получаем 6 нечетных групп соединения. При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, получают четные группы соединения, а при неодинаковых – нечетные. 0,6,11 и 5 называют основными, а все получаемые из них производными. Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, т.к. предусматривают одноименную маркировку выводов обмоток, расположенных на одном стержне.
Похожие статьи:poznayka.org |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Сдвиг фаз между ЭДС ЕАХ и Еах первичной и вторичной обмоток очень важен для параллельной работы трансформаторов, его принято выражать группой соединения.
