Трёхфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор — описание, технические характеристики, особенности

Трансформация трехфазного тока не обязательно подразумевает использование одного трансформатора, имеющего общую магнитную цепь. Хотя подобные установки широко применяются в народном хозяйстве. Существует возможность такой трансформации тремя отдельными однофазными трансформаторами, не связанными между собой магнитно, т.е.

для каждой отдельной фазы будет предназначаться своя отдельная магнитная цепь. Трансформатор, изготовленный по данной схеме носит название группового. Первичные и вторичные обмотки устройства сопрягаются между собой по одной из схем, принятых для трансформации трехфазного тока.

Групповые трехфазные трансформаторы применяются при наличии очень больших мощностей, от 630кВА на каждую фазу. Использование при таких условиях группового трансформатора целесообразно потому, что габариты и масса изделия существенно меньше аналогичного агрегата, работающего на общую мощность группы.

Этим и обуславливается выбор групповых трансформаторов для озвученных целей, несмотря на то, что они по сравнению с одиночными аналогами имеют меньший КПД, большие габариты и несколько дороже.

Устройство трехфазных трансформаторов

Обычно трехфазные трансформаторы изготавливаются стержневыми, т.е. обмотки прибора каждой фазы расположены на одном стержне, в то время как второй стержень обмотки не имеет. Соединение трех безобмоточных стержней дает эффект нулевого стержня.

Конструкционно такие изделия выглядят следующим образом: вокруг общего нулевого стержня располагаются три стержня с обмотками. Подразделяются стержневые агрегаты на две большие группы с симметричной и несемметричной магнитной цепью.

Более совершенной считается симметричная схема, однако производство и ремонт симметричных трансформаторов необычайно трудоемкий процесс, что ограничивает использование подобных систем.

Кроме стержневых трансформаторов различают и броневые трехфазные преобразователи, которые составляются из трех броневых однофазных устройств.

Преимущество таких приборов — короткие пути замыкания холостых потоков, следствием чего достигаются небольшие показатели токов холостой работы.

Однако, не лишены данные трансформаторы и недостатков, к которым можно отнести труднодоступность обмоток для производства ремонтных работ и неоптимальные условия охлаждения.

ПАО «Укрэлектроаппарат» выпускает трехфазные трансформаторы в широком ассортименте.

— масляные: для нефтедобычи, общепромышленные, напряжения (серия НТМ);

— сухие (ТСЗ(Г)Л, ТС(З)Н и др.);

— специальные (например, ТМТО – 80/0.38 — У1);

— а также трансформаторные комплектные подстанции на основе 3-х фазных трансформаторов (например, общепромышленные КТП, укомплектованные трансформаторами ТМЗ-630(1000),ТМФ-400).

Чтобы получить более подробную информацию по трехфазным трансформаторам «Укрэлектроаппарат» и сделать заказ, свяжитесь со специалистами компании «ЭлектроТехника», любым удобным способом.

Источник: /voasw.ru/statiy/trekhfaznye-transformatory.html

Ответы на экзаменационные билеты

Трехфазные трансформаторы. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Подробности Категория: Электротехника и электроника

ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных, магнитопроводы которых объединены в один общий трехстержневой (рис. 8.17, д).

Действительно, если три однофазных двухобмоточных трансформатора расположить, как изображено на рис. 8.17, а, а их первичные обмотки соединить звездой (рис. 8.17, б) и подключить к трехфазной сети, то в них возникнут токи холостого хода. Токи будут иметь одинаковое значение, но будут сдвинуты относительно друг друга на 120° (рис. 8.17, в).

Магнитные потоки, создаваемые токами, также будут сдвинуты на 120°. Сумма магнитных потоков, так же как и токов, будет равна нулю. Если объединить три стержня ABC однофазных трансформаторов в один, то в этом стержне магнитного потока не будет и надобность в нем отпадает. В результате образуется трехфазный трансформатор (рис. 8.17, г).

Это несколько нарушит симметрию магнитопровода трансформатора и приведет к тому, что намагничивающий ток (ток холостого хода) обмотки среднего стержня В будет несколько меньше, чем обмоток стержней А и  С.   Однако  асимметрия  не  имеет  практического  значения.
 Рис. 8.17.

К пояснению образования трехфазного трансформатораИтак, трехфазный двухобмоточный трансформатор (рис. 8.17, д) имеет один трехстержневой магнитопровод с двумя обмотками на каждом из стержней. Каждая фаза трехстержневого трансформатора представляет собой по существу однофазный трансформатор.

Поэтому анализ работы и расчет трехфазных трансформаторов при равномерной нагрузке каждой фазы аналогичны однофазным и схема замещения изображается для одной фазы.Начала и концы первичных обмоток обозначаются большими буквами — соответственно АХ,BY, CZ, вторичных обмоток — малыми буквами ах, by, cz.

Автотрансформаторы бывают однофазные и трехфазные. На рис. 8.21 изображена схема однофазного автотрансформатора. В автотрансформаторе электрическая энергия из первичной цепи во вторичную передается и через гальваническую связь, и посредством переменного магнитного потока. Автотрансформатор целесообразно применять при малых коэффициентах трансформации (n ≤ 2).

При малых коэффициентах трансформации на изготовление обмотки требуется значительно меньше (по массе) провода, чем на изготовление двухобмоточного трансформатора (при n = 2 примерно в 2 раза). При этом несколько снижается масса магнитопровода. По этой причине автотрансформатор значительно дешевле, меньше весит и имеет больший КПД, чем двухобмоточный.

Однако автотрансформатор нельзя применять там, где по условиям техники безопасности или другим причинам недопустима гальваническая связь между первичной и вторичной обмотками.

Рис.    8.21.

    Схема    автотрансформатораАвтотрансформатор часто используется в лабораторной практике, при проведении всякого рода экспериментальных исследований, в качестве регулятора напряжения. Такой автотрансформатор имеет подвижный скользящий контакт а (рис. 8.21), который касается обмотки, для чего последняя лишена  изоляции  по   ходу   подвижного   скользящего   контакта.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫДля расширения пределов измерения измерительных приборов в цепях переменного тока высокого напряжения используются трансформаторы напряжения и трансформаторы тока.

Расширение пределов измерения с помощью добавочных резисторов и шунтов в этих цепях неприемлемо по той причине, что обмотки измерительных приборов находились бы под высоким напряжением и эксплуатация их представляла бы большую опасность для обслуживающего персонала. Возникли бы большие трудности по выполнению надежной изоляции измерительных приборов.

Для защиты высоковольтных сетей и оборудования используются всякого рода реле защиты, которые включаются в сеть так же, как и измерительные приборы,— с помощью трансформаторов тока и напряжения.

При использовании измерительных трансформаторов измерительные приборы и реле подключаются к вторичной обмотке измерительного трансформатора, надежно изолированной от первичной высоковольтной обмотки. Вторичные обмотки выполняются на малые напряжения, не опасные для обслуживающего персонала. Расширение пределов измерения амперметров при использовании шунтов в цепях переменного тока приводит к существенным погрешностям из-за индуктивностей обмотки амперметра и шунта. По этой причине для расширения пределов измерения амперметров всегда используются трансформаторы тока независимо от значения напряжения измеряемой цепи.

Реактивная составляющая тока холостого хода Iр определяется из уравнения Ipw1 = Hстlст + H0l0. Ее уменьшение достигается тем, что магнитопровод выполняется из высококачественной электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью μаст . Кроме того, трансформатор рассчитывается для работы с малым значением амплитуды магнитной индукцииВm — около 0,4 — 0,8 Тл.

Все это существенно снижает напряженность магнитного поля в сталиНст = В/μаст и в воздушном зазоре Н0 = В/μ0 магнитопровода и, естественно, снижает реактивную составляющую тока холостого хода. С той же целью магнитопровод трансформатора выполняется с минимальным значением воздушного зазора, что достигается высококачественной обработкой пластин и сборкой магнитопровода.

Активная составляющая Iа обусловлена потерями в стали магнитопровода. Ее уменьшение достигается тем, что для магнитопровода используется сталь с малыми значениями удельных потерь ΔP10, ΔP15 и, как уже было сказано, трансформатор работает при малых значениях Вm .При выполнении указанных выше условий вторичное напряжение трансформатора пропорционально первичному:U2 = U1    w2    =    U1    .

    w1        КU    Однако абсолютной точности получить невозможно, и трансформаторы напряжения имеют определенную погрешность, так же как и измерительные приборы. По точности измерений трансформаторы делятся на классы точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.

Необходимо отметить, что при определении цены деления измерительных приборов под коэффициентом трансформации измерительных трансформаторов понимают отношения:для трансформатора напряжения — номинальных значений напряжений первичной и вторичной обмотокКU =    U1н    =    w1    = n;    U2н        w2    для трансформатора тока — номинальных  значений  токовпервичной и вторичной обмотокkI =    I1н    =    w2    =    1    I2н        w1        nЦена деления амперметраС'A = CAkI = CA    w2    = CA    I1н    .    w1        I2н    где СА — цена деления амперметра; С'A — цена деления амперметра с трансформатором тока.Цена деления вольтметраС'B = СBkU = СB    w1    = CB    U1н    .    w2        U2н    где СB — цена деления вольтметра; С'B — цена деления вольтметра с трансформатором напряжения.Цена деления ваттметраС'Вт = СВтkIkU = СВт    I1н         U1н    I2н        U2н

где СВт — цена деления ваттметра; С'Вт — цена деления ваттметра с трансформаторами тока и напряжения.

Источник: /eksdan.ru/otvety-na-ekzamenatsionnye-voprosy/99-elektrotekhnika-i-elektronika/5566-trekhfaznye-transformatory-avtotransformatory-izmeritelnye-transformatory-toka-i-napryazheniya.html

Принцип действия и устройство трехфазных трансформаторов

Трехфазный ток можно трансформировать тремя совершенно отдельными однофазными трансформаторами. В этом случае обмотки всех трех фаз магнитно не связаны друг с другом: каждая фаза имеет свою магнитную цепь.

Но тот же трехфазный ток можно трансформировать и одним трехфазным трансформатором, у которого обмотки всех трех фаз магнитно связаны между собою, так как имеют общую магнитную цепь.

Чтобы уяснить себе принцип действия и устройства трехфазного трансформатора, представим себе три однофазных трансформатора, приставленных один к другому так, что три стержня их образуют один общий центральный стержень (рис. 1). На каждом из остальных трех стержней наложены первичные и вторичные обмотки (на рис. 1 вторичные обмотки не изображены).

Рисунок 1.

Токи в катушках трансформатора создадут переменные во времени магнитные потоки, которые будут замыкаться каждый в своей магнитной цепи. В центральном составном стержне магнитные потоки сложатся и в сумме дадут ноль, ибо эти потоки создаются симметричными трехфазными токами, относительно которых мы знаем, что сумма мгновенных значений их равна нулю в любой момент времени.

Например, если бы в катушке АХ ток I, был наибольший и проходил в указанном на рис. 1 направлении, то магнитный поток был бы равен наибольшему своему значению Ф и был направлен в центральном составном стержне сверху вниз.

В двух других катушках BY и CZтоки I2 и I3 в тот же момент времени равны половине наибольшего тока и имеют обратное направление по отношению к току в катушке АХ (таково свойство трехфазных токов).

Отсутствие потока в центральном стержне не означает отсутствия потоков в остальных стержнях. Если бы мы уничтожили центральный стержень, а верхние и нижние ярма соединили в общие ярма (см. рис. 2), то поток катушки АХ нашел бы себе путь через сердечники катушек BY и CZ, причем магнитодвижущие силы этих катушек сложились бы с магнитодвижущей силой катушки АХ. В таком случае мы получили бы трехфазный трансформатор с общей магнитною цепью всех трех фаз.

Рисунок 2.

Так как токи в катушках смещены по фазе на 1/3 периода, то и создаваемые ими магнитные потоки также смещены во времени на 1/3 периода, т. е. наибольшие значения магнитных потоков в стержнях катушек следуют друг за другом через 1/3 периода.

Следствием сдвига по фазе магнитных потоков в сердечниках на 1/3 периода является такой же сдвиг по фазе и электродвижущих сил, индуктируемых как в первичных, так и во вторичных катушках, наложенных на стержнях. Электродвижущие силы первичных катушек почти уравновешивают приложенное трехфазное напряжение.

В отношении конструкции магнитной цепи трехфазные трансформаторы, как и однофазные, разделяются на стержневые рис. 2. и броневые.

Стержневые трехфазные трансформаторы подразделяются на:

а) трансформаторы с симметричной магнитной цепью и

б) трансформаторы с несимметричной магнитной цепью.

На рис. 3 схематически изображен стержневой трансформатор с симметричной магнитной цепью, а на рис.

4 изображен стержневой трансформатор с несимметричной магнитной цепью. Как видно из из трех железных стержней 1, 2 и 3, схваченных сверху и снизу железными накладками-ярмами. На каждом стержне находятся первичная I и вторичная II катушки одной фазы трансформатора.

 Рисунок 3.

У первого трансформатора стержни расположены по вершинам углов равностороннего треугольника; у второго трансформатора стержни расположены в одной плоскости.

Расположение стержней по вершинам углов равностороннего треугольника дает равные магнитные сопротивления для магнитных потоков всех трех фаз, так как пути прохождения этих потоков одинаковы. В самом деле, магнитные потоки трех фаз проходят каждый в отдельности через один вертикальный стержень полностью и через два других стержня но половине.

На рис. 3 пунктиром изображены пути замыкания магнитного потока фазы стержня 2. Легко видеть, что для потоков фаз стержней 1 и 3 пути замыкания их магнитных потоков совершенно одинаковы. Это значит, что у рассматриваемого трансформатора магнитные сопротивления для потоков равны между собою.

Расположение стержней в одной плоскости приводит к тому, что магнитное сопротивление для потока средней фазы (на рис. 4 для фазы стержня 2) меньше, нежели для потоков крайних фаз (на рис. 4 — для фаз стержней 1 и 3).

Рисунок 4.

Кроме того, поток крайних фаз, выйдя из своих стержней, проходит в одной половине ярма полностью, и только в другой половине (после ответвления в средний стержень) проходит его половина.

Поток же средней фазы по выходе из вертикального стержня тотчас же разветвляется на две половины, и потому в обеих частях ярма проходит лишь половина потока средней фазы.

Таким образом потоки крайних фаз насыщают ярмо в большей степени, чем поток средней фазы, а потому магнитное сопротивление для потоков крайних фаз больше, чем для потока средней фазы.

Следствием неравенства магнитных сопротивлений для потоков разных фаз трехфазного трансформатора является неравенство токов холостой работы в отдельных фазах при одном и том же фазном напряжении.

Однако при небольшой насыщенности железа ярма и хорошей сборке железа стержней это неравенство токов незначительно. Так как конструкция трансформаторов с несимметричной магнитной цепью значительно проще, чем трансформатора с симметричной магнитной цепью, то первые трансформаторы и нашли себе преимущественное применение.

Трансформаторы с симметричною магнитною цепью встречаются редко.

Рассматривая рис. 3 и 4 и предполагая, что во всех трех фазах проходят токи, легко видеть, что все фазы магнитно связаны друг с другом.

Это значит, что магнитодвижущие силы отдельных фаз влияют друг на друга, чего мы не имеем, когда трехфазный ток трансформируется тремя однофазными трансформаторами.

Вторую группу трехфазных трансформаторов составляют броневые трансформаторы.

На рис. 5 схематически изображен броневой трехфазный трансформатор с вертикально расположенным внутренним стержнем.

Легко видеть из рисунка, что плоскостями АВ и CD он может быть разбит на три однофазных броневых трансформатора, магнитные потоки которых могут замыкаться каждый по своей магнитной цепи. Пути прохождения магнитных потоков на рис. 5 указаны пунктирными линиями.

Рисунок 5.

Как видно из рисунка, в средних вертикальных стержнях а, на которых наложены первичная I и вторичная II обмотки одной фазы, проходит полный поток, тогда как в ярмах b-b и боковых стенках проходит по половине потока. При одной и той же индукции сечения ярма и боковых стенок должны быть вдвое меньше сечения среднего стержня а.

Главным преимуществом броневых трансформаторов перед стержневыми трансформаторами являются короткие пути замыкания магнитных потоков, а следовательно, небольшие токи холостой работы.

К недостаткам броневых трансформаторов можно отнести, во-первых, малую доступность обмоток для ремонта, в виду того, что они окружены железом, и, во-вторых, худшие условия охлаждения обмотки — по той же причине.

У стержневых трансформаторов обмотки почти целиком открыты и потому более доступны для осмотра и ремонта, а также и для охлаждающей среды.

к оглавлению

Знаете ли Вы, что такое «усталость света»?Усталость света, анг. tired light — это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.

Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Источник: /bourabai.ru/toe/3-phase-principe.htm

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Трехфазные трансформаторы также выполняют трехобмоточ-ными либо СЃ соединением обмоток Р’Рќ Рё РЎРќ РІ звезду, Р° обмотки РќРќ РІ треугольник, либо СЃ соединением обмотки Р’Рќ РІ звезду, Р° обмоток РЎРќ Рё РќРќ РІ треугольник.  [2]

Трехфазный трансформатор может быть составлен РёР· трех одинаковых однофазных; РІ этом случае РѕРЅ называется групповым, Первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяют между СЃРѕР±РѕР№ РїРѕ РѕРґРЅРѕР№ РёР· трехфазных схем, так же как Рё вторичные обмотки.  [4]

Трехфазные трансформаторы, как показывает само название, предназначаются для преобразования энергии трехфазного тока РѕРґРЅРѕРіРѕ напряжения РІ энергию РґСЂСѓРіРѕРіРѕ напряжения.  [5]

Трехфазный трансформатор имеет следующие данные: номинальную мощность SHOM400 РєР’ — Рђ, высшее напряжение 1 / 110000 Р’, низшее напряжение L / s400 Р’, РіСЂСѓРїРїСѓ соединения Y / Y, активное сечение магнитопровода Sa280 СЃРјР°, магнитную индукцию Р’С‚1 435 РўР».  [6]

Трехфазный трансформатор СЃ числом витков РЅР° фазу t0i 1836 Рё ша135 подключен Рє трехфазной сети СЃ линейным напряжением 3000 Р’.  [7]

Трехфазный трансформатор СЃ номинальной мощностью 5РЇРћ 100 РєР’ — Рђ Рё РіСЂСѓРїРїРѕР№ соединения обмоток Y / Y имеет номинальные фазные напряжения РЅР° первичной Рё вторичной обмотках, соответственно равные 6000 Рё 230 Р’.  [8]

Трехфазный трансформатор СЃ числом витков РЅР° фазу vvt 1836 Рё Рё2 135 подключен Рє трехфазной сети СЃ линейным напряжением 3000 Р’.  [9]

Трехфазный трансформатор имеет общий трехстержневой магнито-РїСЂРѕРІРѕРґ СЃ обмотками, относящимися Рє РѕРґРЅРѕР№ фазе РЅР° каждом стержне.  [11]

Трехфазный трансформатор имеет меньшие габариты, объем магнитопровода и стоимость, чем трехфазная группа.

Группу применяют обычно РїСЂРё очень больших мощностях трансформаторов вследствие ограниченных возможностей РёС… перевозки РїРѕ железной РґРѕСЂРѕРіРµ.  [13]

Трехфазные трансформаторы преобразуют электрическую энергию РІ трехфазных цепях СЃ РѕРґРЅРёРј соотношением линейных напряжений Рё токов РІ электрическую энергию СЃ РґСЂСѓРіРёРј соотношением этих же величин РїСЂРё неизменной частоте. Р’ стержневых трехфазных трансформаторах СЃ расположением трех стержней РІ РѕРґРЅРѕР№ плоскости, замкнутых вверху Рё РІРЅРёР·Сѓ ярмами, имеются РґРІРµ трехфазные обмотки — высшего напряжения ( Р’Рќ) Рё низшего напряжения ( РќРќ), РІ каждую РёР· которых РІС…РѕРґСЏС‚ РїРѕ три фазные обмотки, или фазы. Следовательно, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток Рё 12 выводов СЃ соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами Рђ, Р’, РЎ, конечные выводы — X, Y, Z, Р° для фаз РѕР±РјРѕС…РєРё низшего напряжения применяют аналогичные обозначения — Р°, Р¬, СЃ РёС…, Сѓ, Рі. Фазные обмотки высшего Рё низшего напряжений соединяют звездой или треугольником, причем РїСЂРё соединении РёС… звездой нейтральные точки обозначают соответственно буквами РћРЅРѕ.  [14]

Трехфазный трансформатор мощностью 15 2 — 26 РєРІР°, разработанный РІ 1936 Рі. РњРўР— РЅР° базе сердечника трансформатора Рў РЎ-30 / 6 ( фиг.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Источник: /ngpedia.ru/id522691p1.html

Конструкция и принцип действия трёхфазного силового трансформатора (стр. 1 из 2)

Министерство Образования и Науки Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Каф. Электромеханики и ТОЭ

РЕФЕРАТ

по электрическим машинам на тему:

Конструкция и принцип действия трёхфазного силового трансформатора

Выполнил: ст. гр. АУП-05а

Максимчук Н. И.

Проверил: Солёный С. В.

Донецк 2007

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 4

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 6

МАРКИРОВКА ТРАНСФОРМАТОРОВ 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

СПИСОК ССЫЛОК 13

Введение

Трансформатором
называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно свя­занных обмоток и предназначенное для преобразования по­средством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

С помощью трансформаторов повышается или понижается напряжение, изменяется число фаз, а в некоторых случаях преобразуется частота переменного тока. Возможность пере­дачи электрических сигналов от одной обмотки к другой посредством взаимоиндукции была открыта М. Фарадеем
в 1831 г.

; при изменении тока в одной из обмоток, намотан­ной на стальной магнитопровод, в другой обмотке индуциро­валась ЭДС. Однако первый практически работающий транс­форматор создал известный изобретатель П. Н. Яблочков
в содружестве с И. Ф. Усагиным
в 1876 г.

Это был двухобмо-точный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом.

В настоящее время для высоковольтных линий электропередачи применяют силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 кВ, мощностью до 1200—1600 МВА

В последнее время для возбуждения мощных турбо-и гидрогенераторов, электропривода и других целей все шире начинают применять трансформаторы с естественным воздушным охлаждением напряжением 3-24 кВ и мощностью 133-6300 кВА.

Благодаря использованию в этих трансфор­маторах новой теплостойкой изоляции удается повысить их нагрузочную способность и в 1,3 — 1,5 раза сократить массо-габаритные показатели по сравнению с применявшимися ранее трансформаторами с масляным охлаждением.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток, разме­щенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала, применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины. Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока электрической сети с напряжением U1. Ко вторичной обмотке присоединяют сопротивление нагрузки U
Н

.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток I
и

который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — ех

и е2
,
пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков и соответствующей обмотки и скорости изменения потока.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устрой­ствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы.

В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что дает возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (u2
, u3
, u4 и т. д.

) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. в трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

Трансформатор может работать только в цепях перемен­ного тока.
Если первичную обмотку трансформатора под­ключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению.

Поэтому в первичной и вторич­ной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную.

Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Ег

в первичной обмотке ток 11

= U
1/
R
1

—
весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способ­ность его преобразовывать нагрузочное сопротивление.Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R
через трансформатор с коэффициентом трансформации K
,
то для цепи источника

R= K

2
R

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопротивления
R
в к2 раз.
Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источ­ников электрической энергии.

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

По способу соединения стержней с ярмами различают магнитопроводы стыковые и шихтованные. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают раздельно, а затем соединяют посредством крепежных частей.

Такая конструкция магнитопровода облегчает посадку обмоток на стержни, так как для этого достаточно снять только верхнее ярмо.

Но при шихтовой сборке магнитопровода, когда листы собирают «внахлестку», воздушный зазор в месте стыка стержней и ярем может быть сделан минимальным, что значительно снизит магнитное сопротивление и соответственно уменьшит потери холостого хода.

Кроме того, механическая прочность шихтованного магнитопровода намного выше, чем стыкового. Все это привело к тому, что шихтованные магнитопроводы получили в России основное применение. Листы магнитопровода стягивают посредством ярмовых балок, бандажей из стеклоленты и шпилек, изолированных от листов изоляционными шайбами и трубками.

Форма поперечного сечения стержней обычно многоступенчатая, причем число ступеней зависит от мощности трансформатора.

Ступенчатое сечение стержней обеспечивает лучшее использование площади внутри обмотки, так как периметр ступенчатого стержня приближается к окружности.

В трансформаторах большой мощности для улучшения теплоотдачи между пакетами стали магнитопровода устраивают вентиляционные каналы.

Наиболее распространены концентрические катушечные (непрерывные, винтовые) обмотки.

При этом обычно ближе к стержню располагают обмотку низкого напряжения (НН), так как она требует меньшей электрической изоляции от заземленного стержня, а затем обмотку высокого напряжения (ВН). Между обмотками делается вертикальный канал, в котором располагается изоляционный цилиндр из электрокартона, а также происходит циркуляция масла.

В комплект обмотки входят также отводы для присоединения к вводам, размещаемым на крышке трансформатора, ответвления для регулирования напряжения, емкостные кольца и электростатические экраны емкостной зашиты от перенапряжений.

Непрерывная обмотка состоит из катушек, соединенных между собой последовательно. Катушки наматываются прямоугольным проводом, располагаемым «плашмя».

Характерной особенностью непрерывной обмотки является выполнение так называемых перекладных катушек.

Между катушками размещаются прокладки из электрокартона, создающие горизонтальные каналы для охлаждения обмотки. Эти прокладки укрепляются на вертикальных рейках посредством специального выреза в виде «ласточкина хвоста».

Трехфазный силовой двухобмоточный трансформатор схематично можно представить следующим образом.

Силовой трансформатор может иметь несколько обмоток. Обычно речь идет о трехобмоточных трансформаторах, когда кроме обмоток НН и ВН появляется еще обмотка СН среднего напряжения. Эти обмотки считаются основными, и именно по их количеству определяется вид трансформатора: двухобмоточный или трехобмоточный.

Кроме основных в трансформаторе могут быть регулировочные обмотки, с помощью которых обеспечивается регулирование напряжения под нагрузкой (схема РПН). В основных обмотках СН или ВН могут быть участки, посредством которых обеспечивается регулирование напряжения с отключением трансформатора.

Это так называемая схема ПБВ — переключение без возбуждения.

Кроме обмоток и магнитопровода, которые в совокупности образуют активную часть трансформатора, в его состав входят другие узлы и блоки: бак, система охлаждения, вводы и др.

Источник: /MirZnanii.com/a/323707/konstruktsiya-i-printsip-deystviya-tryekhfaznogo-silovogo-transformatora

Трансформатор трехфазный и его три основных типа :

Трансформатор – простейший прибор для преобразования напряжения или тока.

Он настолько распространен в промышленной и бытовой технике, что, казалось бы, объяснять, как он устроен и работает, ни к чему, все и так знают.

Однако и столь простое устройство во многих случаях вызывает вопросы. Например, чем трансформатор трехфазный отличается от однофазного? Зачем он нужен? Каким он вообще может быть?

Виды трансформаторов

Эти устройства бывают разными, от огромных на подстанциях до буквально микроскопических в сложных электронных приборах и радиотехнике. Различаются они по частоте напряжения питания, коэффициенту трансформации и общему назначению.

Самые большие служат для передачи электроэнергии на большие расстояния. С их помощью напряжение сначала повышается (на входе линии), а затем понижается (в пункте подключения потребительских сетей).

В общем, основных типов всего три:

— силовые;

— измерительные;

— специальные.

Трансформатор трехфазный может относиться к любому из этих типов, если он предназначен для работы в трехфазной сети, изобретенной великим русским электротехником Доливо-Добровольским, доказавшим ее целесообразность.

Конструктивно каждая пара может быть смонтирована на собственном магнитопроводе или иметь общий, это принципиального значения не имеет.

Каждая обмотка трехфазного трансформатора рассчитывается на определенный ток нагрузки, в зависимости от него выбирается сечение провода и размеры магнитопровода, изготовляемого из ферромагнитного материала. Все три вида заслуживают отдельного, пусть и не очень подробного рассмотрения.

Силовые

Самый распространенный тип служит для повышения или понижения напряжения. Внутри каждой подстанции — районной, домовой, городской, сельской или поселковой, находится трансформатор трехфазный, обеспечивающий электропитанием какую-то часть населения, живущую иногда на нескольких улицах, или предприятие.

Состоит он из шести обмоток, трех первичных (с большим количеством витков) и трех вторичных (с меньшим). На первичные обмотки подается высокое напряжение, измеряемое в киловольтах, а со вторичных снимается потребительское (промышленное 380 В, называемое также линейным или межфазным, или фазное 220 В между нейтралью и фазой).

Устанавливаются подстанции из экономических соображений, для снижения потерь при транспортировке энергии. Дело в том, что чем меньше ток, тем меньше нагрев проводов линий электропередач, причем зависимость квадратичная. Увеличив напряжение в пять раз, например при одинаковой передаваемой мощности, можно уменьшить ток в такое же количество раз, а потери при этом снизятся в 25 раз.

Измерительные

Измерение параметров электрической цепи – важнейшая задача энергетики. Если необходимо определять токи относительно небольших величин, то особых сложностей нет, изобретены многие простые и надежные приборы — как магнитоэлектрические, так и цифровые. Другое дело, если ток достигает десятков ампер, или даже сотен.

Тут уже требуется трехфазный трансформатор тока, на вторичных обмотках которого можно получить кратно уменьшенные величины, измеряемые обычными стандартными амперметрами. Теоретически, конечно, можно изготовить прибор, выдерживающий огромный ток и обладающий сверхмалым сопротивлением, но в этом случае рамка и весь механизм будут циклопических размеров.

Да и стоимость такого амперметра окажется сравнимой с ценой всего остального оборудования подстанции, вместе взятого.

Специальные

По своему принципиальному устройству они ничем не отличаются от силовых, более того, по назначению тоже, они нужны для обеспечения электропитания. Другое дело, что характер нагрузки у них специфический. Обычно требуемая мощность очень большая и к тому же неравномерно распределена во времени.

Например, сварочный трансформатор трехфазный предназначен для длительной работы в режиме почти короткого замыкания, при очень низком сопротивлении, подключенным к выходным обмоткам. При этом нагрузка носит импульсный и несимметричный характер.

Примерно в таком же, мало приемлемом для обычного трансформатора режиме, работает устройство, изготовленное для питания низкоомных и очень мощных электропечей или индукторов закалки токами высокой частоты.

Источник: /syl.ru/article/196770/new_transformator-trehfaznyiy-i-ego-tri-osnovnyih-tipa

Симметрирующий трансформатор- устраняем перекос фаз

Несимметрией токов и напряжений в электротехнике называется появление в 3-фазной сети неравномерности амплитуд фазных токов и углов меж ними. Такая несимметрия может возникнуть при неравномерной межфазной нагрузке.

Например, при соединении обмоток по типу звезда и четырёхпроводном питании, возможны такие последствия несимметрии, как:

• обрыв «нуля». При этом линейное напряжение не меняется, а фазовые напряжения перераспределяются в прямой пропорциональности от электрического сопротивления нагрузки. При протекании тока по нулевой жиле разбалансировки не происходит (у каждого потребителя напряжение будет равно 220 В). Как только случается обрыв «нуля» по причине неравномерности, потребители могут выйти из строя;
• короткое замыкание «фазы на нуль». Напряжение между другими фазами и нулем вырастает. И по идее должен отключить цепь защитный автомат. Исход зависит от сопротивления проводов и самого трансформатора.

Что происходит при перекосе фаз?

Данное явление получается из-за нагрузочной неравномерности фаз. Происходит увеличение токов и падение напряжения, компенсирующегося другими фазами. При этом на остальных фазах возрастает напряжение, что плохо влияет на потребителей.

Самым энергоэффективным способом исправления перекоса фаз считается использование симметрирующих устройств (СУ), которые способны убрать токи нулевой и обратной последовательности.

Они делятся на виды:

• конденсаторные;
• преобразующие;
• компенсационные СУ.

Последние аппараты представляют собой устройства с подсоединением в рассечку «нуля» трансформатора симметрирующего трехфазного (ТСТ) компенсационной обмотки. Этот способ самый эффективный, так как характеризуется высокими показателями симметрирования.

Трансформатор симметрирующий трехфазный

Симметрирующие трансформаторы – это устройства, устраняющие перекос фаз в 3-фазных электросетях.

Работа симметрирующего трансформатора заключается:

• в выравнивании тока нагрузки на сети питания вне зависимости от потребительской нагрузки;
• в уменьшении просадки в сети при подключении мощной нагрузки;
• в снижении потерь энергии, уменьшении гармоник и сопротивления.

Электрическая схема приведена на рисунке,

где 1 – магнитопровод, 2, 3 – обмотки высокого, низкого напряжения, 4 – компенсационная обмотка, 5 – клинья.

Конструкция хорошо понижает сопротивление нулевой последовательности 3-фазного трансформатора.

Благодаря ей значительно увеличиваются токи КЗ – одно из основных преимуществ симметрирующих трансформаторов, поскольку это облегчает настройку релейной защиты при КЗ.

Помимо этого, нет такого сильно разрушающего воздействия тока ОКЗ, так как обеспечивается компенсация несимметричного потока нулевой последовательности.

Посмотрим, что будет, если подключить однофазную несимметричную нагрузку в 3-фазную четырехпроводную электросеть с применением ТСТ и без него.

На изображении видно, что наибольшая нагрузка одной фазы равна 1/3 от 3-фазной мощности энергоисточника.

В результате включения мощного 1-фазного потребителя получится перекос фаз. Повысится риск выхода из строя присоединённых к источнику питания потребителей. Если мощность приёмников повысится на 1/3 трехфазной мощности источника, то возможна поломка прибора.

На этом рисунке показано, что наибольшая нагрузка на одну фазу может равняться половине 3-фазной мощности источника энергии. Тем не менее, источник станет принимать нагрузку как равномерно распределенную пофазно.

Использование ТСТ даёт возможность уменьшить мощность генератора, подключив к нему те же электроприемники. Для энергетического источника нагрузка будет приниматься равномерно распределенной по фазам.

Целесообразность решения о включении в схему ТСТ зависит от каждого конкретного случая.

Конструкция и применение симметрирующего трансформатора

Основными составляющими трансформатора являются силовой агрегат, устройство кабельного «ввода-вывода» с защитными автоматами. Способ электромонтажа стационарный.

 Выводы к сети и нагрузке располагаются в нижней панели. Трансформаторные катушки исполнены с помощью медного провода. Первичная со вторичной обмоткой обладают гальванической развязкой.

Вторичная обмотка выполняется по схеме «звезда».

На входе трансформатора монтируется автомат, который обеспечивает защиту от перегрузок и КЗ. Трансформатор обладает световой индикацией наличия выходного напряжения.

Применение

Трансформаторы ТСТ широко применяются в следующих сферах:

• военное вооружение;
• технологические машины с ЧПУ;
• служба ЖКХ;
• садово-дачные поселения.

ТСТ размещаются между источником электроэнергии и электрическими потребителями.

Схемы симметрирующих трансформаторов

Рассмотрим для примера две схемы:

СУ с трехфазным трансформатором состоит из трёх обмоток. Обмотка «2» подключена с «4» последовательно, с обмоткой «2» на других стержнях – встречно зигзагообразно. Общее количество витков первой и третьей равно числу витков второй обмотки.

Эффективное применение СУ получается благодаря снижению сопротивления токам нулевой последовательности, что повышает надежность работы в аварийном режиме.

В схему между выводом «нуля» для подключения фазных нагрузок N2 и нулевым выводом N1 подключены последовательно тиристорный ключ (6 и 7), стабилитроны (8 и 9) и резистор 10.

Следующая схема включает в себя:

• 3-стержневой магнитопровод 1;
• 3-фазную симметричную первичную обмотку 2 с питанием от сети;
• вторичную обмотку 3, подсоединённую по схеме зигзага трёх лучей.

Особенность этой схемы заключается в неимении тока нулевой последовательности во всех обмотках при любых режимах. Такой трансформатор отличается простотой и надёжностью.

Заключение

ТСТ позволяют сократить потери энергии за счет снижения амплитуд гармоник, уменьшения сопротивления. Это увеличивает рабочий ресурс энергетических источников в сетях с перекосами фаз. Аппараты предназначены для повышения надежности автономных генераторов и потребителей, когда нагрузки несимметричны.

Трансформаторы дают возможность рационально применять электростанции с меньшей мощностью. Электрическим генераторам, производимым по синхронному типу, требуется равномерность нагрузки, при этом допускается лишь тридцати процентный перекос по фазам. В таком случае весьма полезным становится применение симметрирующего трансформатора.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: /elektronchic.ru/elektrotexnika/simmetriruyushhij-transformator.html

Трёхфазные трансформаторы

Трёхфазные системы были разработаны русским электриком М.О. Доливо-Добровольским (1862 – 1919 гг.).

Они широко распространены в энергетике и представляют собой симметричную трёхфазную систему напряжений промышленной частоты, сдвинутых между собой на электрический угол 1200.

Схематическое изображение источников трёхфазных напряжений (генераторов) показано на рисунке 2.31, где начала фаз обозначены латинскими буквами ABC, а концы фаз буквами XYZ (или условно можно обозначить точками вместо букв ).

Рисунок 2.31 – Схематическое изображение источников трёхфазных

напряжений

На рисунке 2.32 показаны временное и векторное представления трёхфазной системы напряжений.

Рисунок 2.32 – Временное (а) и векторное (б) представление трёхфазной

системы напряжений

(2.42)

Это симметричная трёхфазная система, в которой в любой момент времени выполняется равенство

(2.43)

Чередование фаз принято условно положительным по часовой стрелке. Существуют три основные схемы соединения в трёхфазных цепях: звезда, треугольник и зигзаг , но наиболее широко известны первые две – звезда и треугольник (говорят соединение в звезду или в треугольник). Рассмотрим их. На рис.2.33 приведена схема соединения источника и нагрузки звездой.

Рисунок 2.33 – Схема соединения источника и нагрузки звездой

На этом рисунке – фазные напряжения. Проводники, идущие от начал фазных обмоток к нагрузке называют линейными проводами (линия).

Соответственно напряжения между проводами называют линейными (например, UAC и UCA).

Очевидно, что здесь линейный ток равен фазному, а линейное напряжение превышает фазное в корень из трёх раз, поскольку линейное напряжение равно геометрической разности фазных напряжений (см. рис.2.32 ).

(2.44)

На рис.2.34 приведена схема соединения источника и нагрузки треугольником.

Рисунок 2.34 – Схема соединения источника и нагрузки треугольником

При таком соединении линейные напряжения равны фазным, а линейные токи превышают фазные в корень из трёх раз, поскольку они складываются из фазных.

(2.45)

Мощность в трёхфазной цепи не зависит от схемы соединения и складывается из мощностей отдельных фаз.

Активная мощность:

(2.46)

Реактивная мощность:

(2.47)

Полная мощность:

(2.48)

Можно перейти к линейным токам и напряжениям.

Так, при соединении звездой получаем:

(2.49)

При соединении треугольником:

(2.50)

То есть, действительно не зависит от схемы соединения.

Трансформацию трёхфазного напряжения можно осуществлять двумя способами:

– тремя отдельными однофазными трансформаторами, как показано на рисунке 2.35а. Это, так называемый, групповой трансформатор.

– одним трёхфазным трансформатором с общей магнитной системой (рис.2.35б).

Рисунок 2.35 – Условное обозначение группового (а) и трёхфазного (б)

трансформаторов при включении звезда-звезда

Первичные обмотки трансформатора называются обмотками высшего напряжения (ВН) и обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки называются обмотками низшего напряжения (НН) и обозначаются малыми буквами. Первичные и вторичные обмотки соединяются любым способом.

36 показано соединение обмоток звезда – зигзаг и векторная диаграмма напряжений. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной обмоток в одноимённых фазах появился фазовый сдвиг , который можно изменять соотношением витков в частях вторичной обмотки.

Если вторичная обмотка разделена на две равные части, то угол .

Рисунок 2.36 – Трёхфазный трансформатор при включении звезда-зигзаг

Трёхфазная система напряжений является симметричной, значит и магнитная система трёхфазного трансформатора должна быть симметричной, как показано на рис.2.37а. Изготовить такую магнитную систему очень сложно. Пошли по другому пути.

Учитывая, что в трехфазной системе , то и сумма магнитных потоков в центральном стержне . Необходимость в центральном стержне отпадает и, если сократить ярмо фазы В, то получится плоская, широко известная трёхфазная магнитная система (рис.2.

37 б и рис. 2.16 г).

Рисунок 2.37 – Магнитная система трёхфазного

трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Вследствие различия магнитных сопротивлений для разных фаз, намагничивающие токи крайних фаз А и С больше тока средней фазы В. Это приводит к нарушению фазовых углов (они отличаются от 120 градусов).

Для уменьшения магнитной асимметрии сечение верхнего и нижнего ярма делают на 10…15% больше чем стержня. Но асимметрия всё равно остаётся.

В настоящее время [10] трёхфазные трансформаторы на мощности единицы киловатт и более изготавливают с симметричной магнитной системой, но такой, как показано на рис. 2.38.

Обмотки низшего напряжения часто соединяют треугольником, так как токи в них в раз меньше чем линейные, а поэтому уменьшается влияние асимметрии фазных нагрузок на первичную сеть.

Рисунок 2.38 – Симметричная магнитная система трёхфазного

трансформатора

Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 607; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: /poznayka.org/s97081t1.html