Фазовое смещение (между векторами ВН и НН) и направление вращения вектора

Теперь, когда мы знаем, что такое вектор обмотки НН, пора повернуть его по часовой стрелке (заставляя векторы верхней стороны опережать нижнюю сторону). Если на подстанции есть существующие трансформаторы, и вы подключаете эту новую батарею параллельно, то сопоставьте фазовый сдвиг. В противном случае выберите один. Стандартным было бы выбрать наименьшее возможное смещение. Это будет ноль градусов в схеме «звезда-звезда / дельта-дельта» или 30 градусов при настройке «звезда-звезда / звезда-дельта».

А теперь самое время записать фазы. Запишите A-B-C по часовой стрелке вокруг первичного и вторичного векторов (предполагая систему вращения A-B-C). Обозначение трансформатора T1, T2 и, T3 соответствует той же схеме по часовой стрелке.

Корреляция векторов ВН и НН

Обмотки ВН и НН одного (однофазного) трансформатора намотаны на один сердечник. Таким образом, связанный вектор HV и вектор LV параллельны друг другу. Мы применяем эту концепцию для установления векторов LV.Обязательно посмотрите видео (в начале статьи), где я это рисую. Вы также можете увидеть изображение ниже, на котором я нарисовал окончательную настройку. Вы наблюдали векторы HV и LV T1, T2 и T3? Разве они не параллельны? Так и должно быть (обмоток на одном сердечнике).

Шаг 3: Определите полярность и отметьте номера клемм трансформатора на векторах

После того, как нарисованы первичный и вторичный векторы, следующие последние штрихи помогут с окончательными соединениями обмотки трансформатора.

• С конфигурацией «треугольник-звезда» или «звезда-звезда», где векторы LV имеют вид звезды. Начните устанавливать направление полярности с векторами LV, а затем продолжайте отмечать векторы HV.
  • Объедините все X2 и заземлите их.
  • Привязка Х1 к фазам.
  • Сопоставьте направления полярности векторов HV.

• С треугольником-треугольником вы можете установить полярность на любой обмотке. В идеале вы должны настроить его так, чтобы h2-h3 подключались последовательно, как показано ниже.

Я настоятельно рекомендую вам посмотреть видео, чтобы понять смысл этого шага.

Вот как выглядят финальные соединения наших трансформаторов.

Ловушки ошибок

Обратите внимание на то, как вы подключаете клемму X2 к схеме «треугольник» с высокой ветвью.

Не подключайте все X2 к земле, как показано на изображении ниже. Я проделал это один раз, и он перегорел предохранители на стороне высокого напряжения. Теория заключается в том, что, связывая все X2 с землей, вы уменьшаете противодействующую магнитодвижущую силу (MMF), которая развивается в сердечнике (закон Ленца).Индуцированный ток (в сердечнике) оказывается более синфазным с напряжением, что приводит к короткому замыканию.

Повторная посадка различных фаз после установления векторов

Обратите внимание, как в этом упражнении мы закончили с фазой C на выводе h2 трансформатора T1. Хочешь А-фазу на h2? Исправить это просто. Сохраните текст A-B-C и a-b-c фиксированными и вращайте все векторы (HV и LV) одновременно, пока h2 из T1 не совпадет с буквой A. Окончательная конфигурация вектора будет выглядеть, как показано ниже.

Дополнительные упражнения по подключению обмоток трансформатора

Используйте предоставленную пустую таблицу, создайте свои трехфазные векторы и подключение обмотки трансформатора для следующих сценариев.

• Первичная система : 4160 В, 3 фазы, 4 провода; Требуемая нагрузка : 120/208 В, 3 фазы, 4 провода, Номинальные параметры трансформатора : 2400 / 4160Y — 120/240 В, 25 кВА, Смещение фаз : 0 градусов (стандарт)
• Первичная система : 7970/13800 В 3- фаза 4-х проводная; Требуемая нагрузка : 120/208 В, 3 фазы, 4 провода, Номинальные параметры трансформатора : 7970 / 13800Y — 120/240 В, 50 кВА, Сдвиг фаз : 210 градусов (альтернативный)

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Соединения обмоток трехфазного трансформатора

Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены в различной конфигурации, чтобы удовлетворить практически любые требования к напряжению.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован либо путем соединения трех однофазных трансформаторов вместе (образующих батарею трехфазных трансформаторов), либо путем использования одного трехфазного трансформатора, состоящего из трех однофазных обмоток, установленных на одном ламинированном сердечнике.

Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть подключены в различных конфигурациях, чтобы удовлетворить практически любые требования к напряжению. В зависимости от того, как эти наборы обмоток соединены между собой, определяется, является ли соединение конфигурацией треугольника или звезды (звезды).

Соединение треугольником

1. Угловое смещение: 30 °
2. Самое популярное трансформаторное подключение в мире.
3. Вторичный обеспечивает нейтральную точку для подачи питания между фазой и нейтралью.
4. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
5. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной заземленной сети с заземленным XO.
6. При заземлении XO трансформатор действует как источник заземления для вторичной системы.
7. Токи нулевой последовательности основной частоты и гармоник во вторичных линиях, питаемые трансформатором, не протекают в первичных линиях. Вместо этого в первичных обмотках замкнутого треугольника циркулируют токи нулевой последовательности.
8. Если вторичная обмотка трансформатора питает большое количество несимметричных нагрузок, то треугольник первичной обмотки обеспечивает лучший баланс тока для первичного источника.

Соединение WYE-DELTA

1. Угловое смещение: 30 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной схемы «треугольник» с заземлением между ответвлениями.
4. Заземление нейтрали первичной обмотки этого соединения создаст источник заземления для первичной системы. Это может привести к серьезной перегрузке трансформатора во время нарушения в первичной системе или несимметрии нагрузки.
5. Часто устанавливается с заземлением посередине ответвления на одной ноге при питании комбинированной трехфазной и однофазной нагрузки, когда трехфазная нагрузка намного больше, чем однофазная нагрузка.
6. При использовании в трехфазных четырехпроводных системах первичной обмотки 25 кВ и 35 кВ может возникнуть феррорезонанс при включении или выключении трансформатора с помощью однополюсных переключателей, расположенных на выводах первичной обмотки. С трансформаторами меньшей кВА вероятность феррорезонанса выше.

Соединение ТРЕУГОЛЬНИК-ТРЕУГОЛЬНИК

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трех- или четырехпроводной сети с заземлением между ответвлениями.

Соединение треугольником с ответвителем

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трех- или четырехпроводной сети с заземлением между ответвлениями.
4. При использовании ответвителя для однофазных цепей однофазная нагрузка, кВА, не должна превышать 5% номинальной трехфазной кВА трансформатора.Трехфазный номинал трансформатора также существенно снижен.

Соединение WYE-WYE

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит только для трехпроводного подключения, даже если XO заземлен.
4. Это соединение не может обеспечить стабилизированную нейтраль, и его использование может привести к перенапряжению между фазой и нейтралью (смещению нейтрали) в результате несимметричной нагрузки между фазой и нейтралью.
5. Если трехфазный блок построен на трехполюсном сердечнике, нейтральная точка первичных обмоток практически заблокирована потенциалом земли.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ WYE-WYE

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит только для четырехпроводного источника с эффективным заземлением.
3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной заземленной сети с заземленным XO.
4. Трехфазные трансформаторы с этим подключением могут испытывать паразитный нагрев резервуара флюса во время определенных внешних дисбалансов системы, если только используемая конфигурация сердечника (четырех- или пятиполюсная) не обеспечивает обратный путь для флюса.
5. Токи нулевой последовательности основной и гармонической частоты во вторичных линиях, питаемые трансформатором, также протекают в первичных линиях (и в первичном нейтральном проводе).
6. Реле заземления для первичной системы может обнаруживать дисбаланс нагрузки и замыкания на землю во вторичной системе. Это необходимо учитывать при согласовании устройств защиты от сверхтоков.
7. Трехфазные трансформаторы с нейтральными точками обмоток высокого и низкого напряжения, соединенными внутри и выведенными через ввод HOXO, не должны работать с незаземленным вводом HOXO (плавающим).Это может привести к очень высоким напряжениям во вторичных системах.

Примечания по подключению трехфазного трансформатора

• Когда обмотки соединены звездой, напряжение между любыми двумя линиями будет в 1,732 раза больше фазного напряжения, а линейный ток будет таким же, как фазный ток.
• Когда трансформаторы соединены треугольником, линейный ток будет в 1,732 раза больше фазного тока, а напряжение между любыми двумя будет таким же, как и фазное напряжение.
• Для соединений треугольник-звезда и звезда-звезда соответствующие напряжения на стороне высокого и низкого напряжения совпадают по фазе. Это известно как смещение нулевой фазы (угловое). Поскольку смещение одинаковое, их можно проводить параллельно.
• Для соединений треугольник-звезда и звезда-треугольник каждая фаза низкого напряжения отстает от соответствующей фазы высокого напряжения на 30 градусов. Поскольку задержка одинакова для обоих трансформаторов, их можно подключать параллельно.
• Трансформатор треугольник-звезда, звезда-звезда или банк (оба с нулевым смещением) не могут быть соединены параллельно с треугольником-треугольником или звездой-треугольником с 30-градусным смещением.Это приведет к опасному короткому замыканию.

Список литературы

Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы более экономичны для питания больших нагрузок и больших распределительных сетей. Несмотря на то, что большая часть используемого оборудования подключена к однофазным трансформаторам, они не являются предпочтительными для распределения большой мощности с точки зрения экономии.

Трехфазное питание используется почти во всех областях электроэнергетической системы, таких как производство, передача и распределение электроэнергии, а также все промышленные отрасли снабжены или подключены к трехфазной системе.Поэтому для повышения (или увеличения) или понижения (или уменьшения) напряжений в трехфазных системах используются трехфазные трансформаторы. По сравнению с однофазным трансформатором, у трехфазного трансформатора есть многочисленные преимущества, такие как меньший размер и меньший вес при такой же мощности, лучшие рабочие характеристики и т. Д.

Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы используются для повышения или понижения высокого напряжения на различных ступенях системы передачи энергии.Электроэнергия, вырабатываемая на различных генерирующих станциях, имеет трехфазный характер, а напряжения находятся в диапазоне от 13,2 кВ или 22 кВ. Чтобы уменьшить потери мощности на стороне распределения, мощность передается при несколько более высоких напряжениях, например 132 или 400 кВ. Следовательно, для передачи энергии при более высоких напряжениях используется трехфазный повышающий трансформатор для увеличения напряжения. Также в конце передачи или распределения эти высокие напряжения понижаются до уровней 6600, 400, 230 вольт и т. Д.Для этого используется трехфазный понижающий трансформатор.

Трехфазный трансформатор может быть построен двумя способами; блок из трех однофазных трансформаторов или один блок из трехфазного трансформатора.

Первый построен путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов, имеющих одинаковые номинальные характеристики и рабочие характеристики. В этом случае, если неисправность возникает в одном из трансформаторов, система все еще сохраняет пониженную мощность за счет двух других трансформаторов с разомкнутым треугольником.Таким образом, благодаря этому типу подключения обеспечивается непрерывность электроснабжения. Они используются в шахтах, потому что легче транспортировать отдельные однофазные трансформаторы.

Вместо использования трех однофазных трансформаторов, трехфазный блок может быть построен с одним трехфазным трансформатором, состоящим из шести обмоток на общем многопоточном сердечнике. Благодаря этому единому блоку вес, а также стоимость уменьшаются по сравнению с тремя блоками того же номинала, а также обмотками, сохраняется количество железа в сердечнике и изоляционных материалах.Пространство, необходимое для установки одного блока, меньше по сравнению с блоком из трех блоков. Но единственным недостатком трехфазного трансформатора с одним блоком является то, что если неисправность происходит в любой из фаз, то весь блок должен быть выведен из эксплуатации.

Наверх

Строительство трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован с использованием общего магнитного сердечника как для первичной, так и для вторичной обмотки. Как мы уже говорили в случае однофазных трансформаторов, конструкция может быть с сердечником или оболочкой.Таким образом, для блока трехфазных трансформаторов с сердечником объединены три однофазных трансформатора с сердечником. Точно так же банк трехфазного трансформатора кожухового типа получается путем правильного объединения трех однофазных трансформаторов кожухового типа. В трансформаторе с оболочкой многослойный сердечник EI окружает катушки, тогда как в трансформаторе с сердечником катушка окружает сердечник.

Конструкция сердечника

В трехфазном трансформаторе с сердечником сердечник состоит из трех ветвей или плеч и двух ярм. Между этими ярмами и конечностями образуется магнитный путь.На каждом плече концентрически намотаны первичная и вторичная обмотки. В качестве обмоток этого типа трансформатора используются круглые цилиндрические катушки. На одной ноге ранены первичная и вторичная обмотки одной фазы. В сбалансированном состоянии магнитный поток в каждой фазе ноги в сумме равен нулю. Следовательно, в нормальных условиях обратный ход не требуется. Но в случае несимметричных нагрузок протекает большой циркулирующий ток, и, следовательно, может быть лучше использовать три однофазных трансформатора.

Конструкция корпуса типа

В корпусе трансформатора три фазы более независимы, поскольку каждая фаза имеет независимую магнитную цепь по сравнению с трансформатором с сердечником. Конструкция аналогична однофазному трансформатору оболочки, построенному поверх другого. Магнитные цепи этого типа трансформатора включены параллельно. Благодаря этому не учитываются эффекты насыщения в обычных магнитных путях. Однако трансформаторы корпусного типа на практике используются редко.

В начало

Работа трехфазных трансформаторов

Рассмотрим рисунок ниже, на котором первичная обмотка трансформатора соединена звездой на сердечниках. Для простоты на рисунке показана только первичная обмотка, подключенная к трехфазному источнику переменного тока. Три жилы расположены под углом 120 градусов друг к другу. Пустая ветвь каждой жилы объединяется таким образом, что они образуют центральную ветвь, как показано на рисунке.

Когда первичная обмотка возбуждается трехфазным источником питания, токи IR, IY и IB начинают течь через отдельные фазные обмотки.Эти токи создают магнитные потоки ΦR, ΦY и ΦB в соответствующих сердечниках. Поскольку центральная ветвь является общей для всех сердечников, сумма всех трех потоков переносится ею. В трехфазной системе в любой момент времени векторная сумма всех токов равна нулю. В свою очередь, в данный момент сумма всех потоков одинакова. Следовательно, центральная ножка не несет потока в любой момент. Таким образом, даже если центральная ножка будет удалена, это не повлияет на другие состояния трансформатора.

Аналогично, в трехфазной системе, где любые два проводника действуют как возврат для тока в третьем проводнике, любые две ветви действуют как обратный путь потока для третьей ветви, если центральная ветвь удалена в случае трехфазного трансформатора.Поэтому при проектировании трехфазного трансформатора используется этот принцип.

Эти потоки индуцируют вторичные ЭДС в соответствующей фазе, так что они поддерживают свой фазовый угол между ними. Эти ЭДС управляют токами во вторичной обмотке и, следовательно, в нагрузке. В зависимости от типа используемого соединения и количества витков на каждой фазе индуцированное напряжение будет изменяться для получения повышения или понижения напряжений.

К началу

Подключение трехфазного трансформатора

Как обсуждалось выше, либо с помощью одного трехфазного трансформатора, либо с помощью комбинации трех однофазных трансформаторов могут быть выполнены трехфазные преобразования.Способ соединения обмоток для трехфазного преобразования одинаков, используются ли три обмотки трехфазного трансформатора или три обмотки трех однофазных трансформаторов. Первичная и вторичная обмотки подключаются по-разному, например, по схеме треугольник, звезда или их комбинация. Номинальные значения напряжения и тока трехфазного трансформатора зависят от подходящего подключения. Чаще всего используются соединения

• Звезда-треугольник
• Дельта-звезда
• Дельта-дельта
• Звезда-звезда

Звезда — соединение треугольником

Этот тип подключения обычно используется для понижения напряжения до более низкого значения на конечных подстанциях.Коммунальные предприятия используют это подключение для снижения уровней напряжения в распределительных сетях.

• В этом случае первичная обмотка трансформатора соединена звездой, а вторичная — треугольником.
• Нейтральная точка на первичной стороне или на стороне высокого напряжения может быть заземлена, что желательно в большинстве случаев.
• Отношение линейных напряжений между вторичной и первичной обмотками составляет 1 / √3 кратного коэффициента трансформации каждого трансформатора.
• Между напряжениями первичной и вторичной сети существует разность фаз 30 градусов.
• Поскольку фактическое напряжение первичной обмотки составляет 58% от напряжения первичной линии, требования к изоляции обмоток ВН снижаются при использовании этой обмотки.
• В этом соединении сбалансированное трехфазное напряжение получается на вторичной или низковольтной стороне, даже когда несимметричные токи протекают в первичной или высоковольтной стороне из-за нейтрального провода. Заземление нулевого провода также обеспечивает защиту от грозовых перенапряжений.

Соединение треугольником — звездой

• Это соединение используется для повышения уровня напряжения и обычно используется при отправке конца или запуске системы передачи высокого напряжения.
• В этом случае первичная обмотка соединена треугольником, а вторичная — звездой, так что возможна трехфазная 4-проводная система на вторичной обмотке.
• Вторичное напряжение нагрузки в √3 раз больше первичного напряжения, подключенного по схеме треугольника. Также нагрузка и вторичные токи будут одинаковыми из-за одной и той же последовательной цепи.
• Это соединение обеспечивает три однофазных цепи как при более низком, так и при повышенном напряжении и одну трехфазную схему при более высоком напряжении, так что можно питать однофазные и трехфазные нагрузки.
• Двойное напряжение получается треугольником-звездой. Низкое однофазное напряжение достигается за счет подключения любой фазы к земле. Более высокие однофазные напряжения получаются при подключении проводов между любыми двумя фазами. А подключив к нагрузке все три фазы, получается трехфазное напряжение.
• Требования к изоляции на стороне высокого напряжения снижаются из-за звезды (меньшее количество витков на фазу), подключенной к вторичной обмотке.
• Подобно схеме звезда-треугольник, это соединение создает разность фаз в 30 градусов между напряжениями первичной и вторичной линий.
• При использовании этого соединения невозможно подключить его параллельно с трансформаторами треугольник-треугольник и звезда-звезда из-за разности фаз первичного и вторичного напряжения.

Дельта-дельта

• Этот тип подключения используется, когда источник питания подключен по схеме треугольника, а вторичной нагрузке требуется одно напряжение с высоким током. Обычно это используется для трехфазных силовых нагрузок (например, трехфазного двигателя).
• При этом первичная и вторичная обмотки соединены треугольником.
• Напряжение на нагрузке равно вторичному напряжению, а напряжение на первичной обмотке равно напряжению источника. В этом случае ток, протекающий через нагрузку, будет в 1,732 раза больше вторичного тока, а ток фидера будет равен 1,732-кратному току через первичную обмотку. Из-за этих высоких токов питания и нагрузки рекомендуется размещать трансформатор намного ближе как к цепям источника, так и к цепям нагрузки.
• В этом случае нет разницы фаз между первичным и вторичным напряжениями.
• Трехфазные напряжения остаются постоянными даже при несимметричной нагрузке, что допускает несбалансированную нагрузку.
• Основным преимуществом этого подключения является то, что если один трансформатор неисправен или снят для обслуживания (соединение разомкнутым треугольником), тогда оставшиеся два трансформатора продолжают подавать трехфазную мощность при пониженной нагрузочной способности.

Звезда — соединение звездой

• При этом первичная и вторичная обмотки соединены звездой, а также отсутствует разность фаз между первичным и вторичным напряжениями.
• В этом случае ток, протекающий через первичную и вторичную обмотки, равен токам линий, к которым они подключены (источника питания и нагрузки). И напряжения между фазами линии на обоих концах в 1,732 раза больше соответствующих напряжений обмоток.
• Благодаря наличию нейтрали он хорошо подходит для трехфазной четырехпроводной системы.
• Этот тип подключения удовлетворительно работает при сбалансированной нагрузке. Но если нагрузка несимметрична, смещение нейтральной точки вызывает неравные фазные напряжения.
• Напряжение большой третьей гармоники может появиться как в первичной, так и во вторичной обмотке без нейтрали. Это может привести к нарушению изоляции.
• Это соединение создает значительные помехи для линий связи, и, следовательно, при такой конфигурации подключения телефонные линии не могут работать параллельно.
• Из-за этих недостатков соединение звезда-звезда используется редко и не применяется на практике.

К началу

Скотт связи

• Это соединение используется для преобразования трехфазной мощности в двухфазную с использованием двух однофазных трансформаторов.
• Один трансформатор, называемый главным трансформатором с центральным или 50-процентным ответвлением, подключается между двумя линиями трехфазных проводов. Другой трансформатор называется тизерным трансформатором с отводом 86,6 и подключается между третьим фазным проводом и 50-процентным отводом главного трансформатора.
• Вторичная обмотка каждого трансформатора обеспечивает фазы двухфазных систем.
• Вторичные напряжения в двух трансформаторах будут равны по величине, если оба трансформатора намотаны на одинаковое количество витков вторичной обмотки.А создаваемые напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов.
• Это соединение в основном используется для питания двухфазного двигателя.

К началу

Преимущества трехфазных трансформаторов

• Поскольку они уже подключены и готовы к установке, их может быть проще установить.
• Чтобы обеспечить такую ​​же кВА, требуется гораздо меньше материала сердечника по сравнению с группой из трех однофазных трансформаторов.
• Он легче и меньше.
• Требуется меньше места для установки.
• Более высокая эффективность
• Низкая стоимость по сравнению с тремя единицами однофазных трансформаторов.
• Легкость транспортировки и меньшая стоимость транспортировки.
• Сборная шина и установка распределительного устройства для однофазного трехфазного блока проще.
• В случае трехфазного трансформатора необходимо вывести только три клеммы по сравнению с шестью клеммами от трех однофазных трансформаторов.

К началу

Недостатки трехфазных трансформаторов

В случае неисправности или потери одной фазы происходит отключение всего агрегата. Это связано с тем, что в трехфазном трансформаторе общий сердечник используется всеми тремя блоками. Если один блок неисправен, сердечник этого неисправного блока немедленно насыщается из-за отсутствия противоположного магнитного поля. Это приводит к большему уходу магнитного потока к металлическим корпусам из сердечника. Это еще больше увеличивает нагрев металлических частей, и в некоторых случаях этого тепла будет достаточно, чтобы вызвать возгорание.Следовательно, трехфазный трансформатор (или весь блок) должен быть отключен, если какая-либо одна фаза вышла из строя.

• Стоимость ремонта трехфазного трансформатора выше.
• Для восстановления обслуживания стоимость запасного блока больше по сравнению с одним запасным блоком трансформатора.
• При самоохлаждении мощность трансформатора уменьшается.

К началу

Трехфазный трансформатор с несколькими обмотками в корпусе, серия 3RK | ЛАСТОЧКА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

Фазовый трансформатор — обзор

IV.A Конструкция и принцип работы

Индукционный (асинхронный) Машина, похожая в некоторых отношениях на синхронную машину, а в других — на трансформатор, состоит из двух обмоток.Один (первичный) вставлен в прорези ламинирования статора, а другой (вторичный) — в прорези ламинирования ротора. Обмотка статора идентична многофазной обмотке якоря синхронной машины. Когда его выводы подключены к сбалансированному трехфазному источнику питания, три тока статора создают в любой момент времени в воздушном зазоре, как в синхронной машине, магнитное поле с чередующимися северным и южным полюсами. Это распределение поля вращается с синхронной скоростью, которая задается уравнением.(32). Эта скорость зависит только от частоты источника переменного тока и количества полюсов, последнее определяется обмоткой.

Если теперь сосредоточить внимание на вращающемся поле, а не на токах, которые его создают, можно увидеть, что в первичных обмотках возбуждается ЭДС. ЭДС может рассматриваться как индуцированная относительным движением проводников относительно магнитного поля согласно формуле. (31) или, альтернативно, скоростью изменения магнитного потока, связанного с катушками в соответствии с формулой.(39). Поскольку почти весь поток ϕ пересекает воздушный зазор и связан также с вторичной обмоткой, ЭДС индуцируется также в этих проводниках, пока существует относительное движение между ними и вращающимся полем. Это, конечно, тот случай, когда ротор остановлен. В этом состоянии автомат неотличим от трехфазного трансформатора, и если вторичная цепь замкнута, токи начнут течь в проводниках ротора. Эти токи взаимодействуют с магнитным полем согласно формуле.(1), чтобы вызвать вращающий момент на роторе, который заставляет его начать вращаться в направлении поля. Теперь машина работает как двигатель, и если электромагнитный крутящий момент T _em , который она развивает, больше, чем крутящий момент T _a , приложенный нагрузкой на вал, ротор набирает скорость в соответствии с уравнением. (12). В конечном итоге двигатель достигает установившейся скорости, когда развиваемый крутящий момент равен приложенному крутящему моменту. Установившаяся скорость по необходимости всегда несколько меньше синхронной скорости; в противном случае не было бы относительного движения между проводниками ротора и вращающимся магнитным полем, так что не было бы наведенной ЭДС ротора и не было бы токов ротора, вызывающих вращающий момент.

Однако для развития электромагнитного момента должно быть выполнено важное условие: магнитное поле, создаваемое индуцированными многофазными токами ротора и вращающееся относительно ротора в собственном направлении движения, должно быть стационарным с относительно синхронно вращающегося магнитного поля, создаваемого токами статора. В противном случае фазовый угол между I и B будет циклически изменяться со временем, что приведет к циклическому изменению крутящего момента со временем и получению нулевого среднего крутящего момента.Это условие относительной остановки, безусловно, выполняется до того, как ротор начинает вращаться, потому что из симметрии ясно, что волны ЭДС, индуцированные в обмотках статора и ротора, вращаются с синхронной скоростью ω _s по отношению к проводникам. Еще предстоит доказать, что необходимое условие для создания крутящего момента преобладает также, когда ротор вращается с ненулевой угловой скоростью ω _m . Когда это происходит, его проводники скользят мимо синхронной волны с относительной угловой скоростью ω _s — ω _м или с линейной скоростью v _s — v _m .Во-первых, необходимо заметить, что согласно синхронной связи уравнения. (32) частота индуцированных напряжений и токов в проводниках ротора составляет

(60) ω2 = pωs − ωm,

или вносящих скольжение,

(61) S = ωs − ωm / ωs = ns− n / ns = vs − vm / vs,

получаем

(62) ω2 = Spωm = Sω1.

Скоро станет очевидно, что скольжение — один из наиболее важных параметров индукционной машины. Снова используя соотношение синхронной связи, можно обнаружить, что система токов, таких как ток, текущий в многофазной обмотке ротора и чередующийся с радианной частотой ω ₂ , создает волну mmf, которая вращается относительно ротора с угловой скоростью.

(63) ω2m = ω2 / p.

Это именно та скорость, которая при добавлении к скорости ротора ω _м дает скорость ω _с относительно проводников статора, что можно увидеть, присвоив ω ₂ значение, заданное уравнением. (62). Теперь видно, что синхронная машина является частным случаем асинхронной, соответствующей ситуации, в которой скольжение и, следовательно, вторичная частота равны нулю.

Если нужно, чтобы машина работала с переменной скоростью от источника постоянной частоты, вторичная обмотка может питаться от второго источника с переменной частотой в соответствии со скольжением и уравнением.(62). Однако для управления асинхронным двигателем используется гораздо более простой метод. Токи ротора, необходимые для создания крутящего момента, можно получить, просто полагаясь на наведенные ЭДС и замыкая вторичную цепь через пассивные сопротивления или через короткое замыкание. Первый тип машины построен с намотанным ротором и контактными кольцами для соединения с внешними сопротивлениями. Во втором случае активные проводники представляют собой шины, закороченные кольцами на обоих концах (рис. 27). Полученная конструкция напоминает клетку для белок и поэтому носит это название.Простота такой вторичной обмотки, ее низкая стоимость, надежность и отсутствие требующих обслуживания скользящих контактов объясняют популярность двигателя с короткозамкнутым ротором.

РИСУНОК 27. Эскиз, показывающий (а) проводники ротора с короткозамкнутым ротором с закорачивающими концевыми кольцами; (б) развернутый вид ротора из многослойного железа, в пазах которого обычно размещаются проводники короткозамкнутой обмотки. [Любезно предоставлено издательством Krieger Publishing Company, Мельбурн, Флорида.]

Разница в скорости между первичным и вторичным проводниками относительно вращающейся электромагнитной волны имеет еще одно последствие. Поскольку ЭДС, индуцированная в первичном и вторичном проводниках, пропорциональна относительной скорости v , можно записать, согласно формуле. (2),

(64) Eco2 / Eco1 = vs − vm / vs = S.

Исчезновение вторичной ЭДС с нулевым скольжением устанавливает соединение с синхронной машиной, которая требует внешнего источника для управления током в обмотке возбуждения.

Подключение трехфазного трансформатора (включая электрические схемы)

Что такое подключение трансформатора?

Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены различными способами в зависимости от имеющихся клемм и желаемого применения.

Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных трансформаторов на отдельных сердечниках или на одном комбинированном сердечнике. Но в большинстве случаев трехфазная обмотка размещается на одном сердечнике, что обеспечивает экономичное соединение медных обмоток и железного сердечника.

В сети энергосистемы мощность генерируется, передается и распределяется в трехфазной сети. Поэтому для увеличения или уменьшения уровней напряжения в трехфазной системе нам необходимы трехфазные трансформаторы.

Трехфазные соединения

Есть два метода подключения трехфазных обмоток.

• Соединение звездой
• Соединение треугольником

Соединение звездой

При соединении звездой одна клемма всех трех обмоток подключается и образует звезду или нейтраль.Отсюда берется нейтральный терминал.

Вторая клемма всех обмоток вынута, и на эти клеммы подается питание. Из-за формы этой конфигурации она известна как соединение звездой, соединение Y или соединение звездой.

Схема подключения трехфазной звездой показана на рисунке ниже.

Соединение треугольником

При соединении треугольником все три обмотки соединены последовательно и образуют треугольную форму.Питание осуществляется до трех узловых точек.

Форма этой конфигурации выглядит как Дельта (∆). Поэтому это известно как соединение треугольником или ∆-соединение. В некоторых случаях это соединение также известно как сетевое соединение.

Схема подключения треугольником показана на рисунке ниже.

Факторы, влияющие на выбор соединения

Факторы, влияющие на выбор соединения, перечислены ниже.

• Наличие нейтрали для заземления и подключения нагрузки.
• Наличие тракта для тока нулевой последовательности и тока третьей гармоники.
• Напряжение напряжения и изоляция от земли.
• Параллельная работа с другим трансформатором.
• Экономические соображения.
• Работа трансформатора в аварийном состоянии.

Трехфазные напряжения и токи при соединении звездой и треугольником

На схеме подключения мы должны учитывать линейное напряжение-ток и линейное напряжение-ток.Линейное напряжение известно как линейное напряжение, а линейное напряжение известно как фазное напряжение.

При соединении звездой линейный ток такой же, как линейный ток нейтрали.

Чтобы рассчитать напряжение при соединении звездой, мы рассматриваем трехфазную четырехпроводную конфигурацию, как показано на приведенном выше рисунке соединения звездой. Согласно закону Кирхгофа, мы можем найти, что линейное напряжение в √3 раз больше межфазного напряжения.

При соединении по схеме треугольник линейное напряжение совпадает с линейным напряжением.

Подключение трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из двух трехфазных обмоток; первичная обмотка и вторичная обмотка.

Первичная и вторичная обмотки могут быть соединены звездой или треугольником. В зависимости от применения трансформатора первичная и вторичная обмотки могут быть соединены в четырех возможных конфигурациях.

• треугольник-треугольник (Δ-Δ)
• звезда-звезда (YY)
• треугольник-звезда (Δ-Δ)
• звезда-треугольник (Y-Δ)

В приведенных выше конфигурациях первая конфигурация предназначена для первичной обмотки, а вторая конфигурация — для вторичной обмотки.

Соединение треугольник-треугольник (Δ-Δ)

При подключении трансформатора треугольник-треугольник первичная и вторичная обмотки соединяются треугольником. Схема подключения этой конфигурации показана на рисунке ниже.

Первичная обмотка обозначена как A1A2, B1B2 и C1C2. Вторичная обмотка обозначена как a1a2, b1b2 и c1c2.

Клеммы A1 и a1 имеют одинаковую полярность. А первичная обмотка A1A2 соответствует вторичной обмотке a1a2.

Диаграмма отстающего коэффициента мощности cos ф показана на рисунке ниже. На векторной диаграмме не учитываются ток намагничивания и падение напряжения на импедансе.

В конфигурации треугольник-треугольник линейное и фазное напряжение одинаковы по величине на первичной и вторичной обмотках. Межфазное напряжение первичной обмотки (V _AB , V _BC , V _CA ) находится в фазе с вторичным напряжением (Vab, Vbc, Vca).И коэффициент напряжения равен коэффициенту трансформации трансформатора.

Линейный ток в √3 раз больше фазного тока в условиях баланса. Если пренебречь током намагничивания, коэффициенты тока равны;

В этом типе подключения напряжения первичной и вторичной обмоток совпадают по фазе. Поэтому это соединение также известно как соединение 0˚.

Если вторичная обмотка подключена в обратном порядке, мы получим разность фаз 180˚ между первичной и вторичной обмотками.И это соединение известно как соединение 180˚.

Схема подключения и векторная диаграмма соединения 180 ° показаны на рисунке ниже.

В этом соединении подключаются вторичные клеммы b1c2, c2a2 и a1b2. На векторной диаграмме видно, что вторичные напряжения находятся в фазе, противоположной первичному.

Преимущества соединения «треугольник»:

• Это соединение может использоваться в условиях сбалансированной и несбалансированной нагрузки.
• Третья гармоника присутствует в этой системе, но она циркулирует по близкому пути и не появляется в выходном напряжении.
• Основное преимущество этой системы состоит в том, что если одна фаза не работает, трансформатор будет работать на двух других фазах. Эта система известна как соединение открытого треугольника или соединение V-V.

Недостатком соединения треугольник-треугольник является то, что в системе отсутствует нейтральная точка. Следовательно, соединение треугольником полезно, когда первичная или вторичная обмотка не требует вывода нейтрали.

Соединение звезда-звезда (Y-Y)

При соединении звезда-звезда первичная и вторичная обмотки соединены звездой. Схема подключения звезда-звезда показана на рисунке ниже.

Фазный ток равен линейному току в соединении звезда-звезда, и оба тока синфазны. Линейное напряжение в √3 раз больше фазного напряжения. Векторная диаграмма этого соединения аналогична соединению дельта-треугольник.

Для идеального трансформатора коэффициент напряжения составляет;

А коэффициент текущей ликвидности равен;

Когда нагрузка несимметрична, фазное напряжение сильно разбалансируется. Потому что нейтраль не предусмотрена при соединении звезда-звезда, и эта система бесполезна при несимметричной нагрузке.

Основным недостатком соединения звезда-звезда является то, что на него сильно влияет ток намагничивания.

В трансформаторе ток намагничивания содержит третьи гармоники и имеет несинусоидальную форму.Для создания синусоидального потока в трансформаторе необходимо обеспечить другой путь к току намагничивания.

Но в случае соединения звезда-звезда намагничивающие токи трехфазных обмоток равны по величине и синфазны друг с другом. Следовательно, он будет аддитивным, и сумма в точке звезды не равна нулю.

В незаземленной системе нет пути для тока намагничивания, и это изменит форму волны магнитного потока. И этот поток будет создавать напряжение, содержащее третьи гармоники как на первичной, так и на вторичной сторонах трансформатора.

Это напряжение добавляется к основной форме волны напряжения, и оно дает в два раза больше пикового напряжения, чем нормальное значение.

Проблема несимметричных и третьих гармоник при соединении звезда-звезда решается следующими методами.

Жесткое заземление нейтрали

Если между точкой звезды первичного трансформатора и нейтралью генератора переменного тока предусмотрено надежное заземление, оно обеспечит путь для тока намагничивания в нейтральном проводе.И это не создаст большого напряжения в трансформаторе.

Нейтральный провод также обеспечивает путь для тока небаланса, вызванного несимметричной нагрузкой.

По нейтральному проводу пройдет ток тройной частоты. Значит, этот провод может мешать цепи связи.

Обеспечьте третичную обмотку

Если необходимо не использовать нейтральный провод с трансформатором, в первичную и вторичную обмотки помещают дополнительную обмотку. Эта обмотка называется третичной обмоткой.

Подключается по схеме «треугольник». Таким образом, вся система станет системой звезда-треугольник-звезда (Y-∆-Y).

Соединение треугольником (Δ-Y)

При соединении треугольником-звездой трехфазного трансформатора первичная обмотка соединяется треугольником, а вторичная обмотка соединяется звездой.

Схема подключения в конфигурации «треугольник» показана на рисунке ниже.

Первичная обмотка подключается по схеме «треугольник».Следовательно, в первичной обмотке линейное напряжение равно фазному напряжению.

Вторичная обмотка соединена звездой. Следовательно, во вторичной обмотке линейное напряжение в √3 раз больше фазного напряжения.

Следовательно, коэффициент напряжения этой конфигурации равен;

Векторная диаграмма соединения треугольник-звезда для отстающего коэффициента мощности и состояния сбалансированной нагрузки показана на рисунке ниже.

Как показано на векторной диаграмме, вторичное фазное напряжение V _aN приводит к первичному напряжению V _AN на 30˚.Аналогично, вторичное фазное напряжение V _bN и V _cN приводит к первичному напряжению V _BN и V _CN, соответственно. Это соединение также известно как соединение + 30˚.

Если мы поменяем местами соединение с любой стороны, мы можем получить задержку первичного напряжения вторичного напряжения на 30˚. И этот тип подключения известен как подключение -30˚. Схема подключения представлена ​​на рисунке ниже.

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ)

При соединении звезда-треугольник первичная обмотка трансформатора соединяется звездой, а вторичная обмотка подключается по схеме «треугольник».Схема подключения в конфигурации звезда-треугольник показана на рисунке ниже.

Поскольку первичная обмотка соединена звездой, напряжение первичной линии равно √3-кратному фазному напряжению. А вторичная обмотка подключена по схеме треугольник. Итак, во вторичной обмотке линейное напряжение равно фазному напряжению.

Коэффициент напряжения в этой конфигурации составляет;

Векторная диаграмма этой системы может быть построена аналогично схеме соединения треугольником.В этой системе фазовый сдвиг составляет 30 ° между линейными напряжениями. Это соединение также известно как соединение + 30˚.

Если мы перевернем соединение, мы можем получить фазовый сдвиг 30 °. И это соединение известно как соединение -30˚. Схема подключения этой системы представлена ​​на рисунке ниже.

Простое соединение «звезда-треугольник» путем переключения между первичным и вторичным соединением треугольник-звезда. Соединение звезда-треугольник или треугольник-звезда может использоваться с несимметричной нагрузкой и третьими гармониками.

Соединение треугольником Y- Δ и Δ-Y обеспечивает сбалансированное напряжение на стороне Y и обеспечивает путь для прохождения третьей гармоники и их кратных без использования нейтрального провода.

Открытое соединение треугольником (соединение V-V)

В системе треугольник-треугольник один трансформатор поврежден или случайно размыкается, а оставшиеся два трансформатора будут продолжать питать трехфазную систему с пониженной нагрузочной способностью. Это соединение известно как соединение Open Delta или соединение V-V.

Следовательно, при подключении открытого треугольника два из трех трансформаторов работают с трехфазной нагрузкой.

Схема подключения этой системы показана на рисунке ниже.

Приложенное напряжение в первичной обмотке составляет; V _AB , V _BC и V _CA . Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, равно; V _ab и V _bc . Между точками а и с нет обмотки. Но между точками а и с создается разность потенциалов.

(1)

Допустим, линейное напряжение на первичной стороне составляет V _P , а на вторичной стороне — V _S .

Для расчета напряжения вторичной стороны мы предполагаем нулевое полное сопротивление утечки в трансформаторе.

Подставьте эти значения в уравнение-1.

Следовательно, доказано, что напряжение между точками a и c такое же, как напряжение вторичной линии, и разнесены во времени на 120 °.Следовательно, приложенное напряжение является сбалансированным трехфазным напряжением на вторичной стороне, если мы рассматриваем полное сопротивление утечки.

Теперь по схеме треугольник-треугольник подключены три трансформатора, работающие в условиях 100% нагрузки. Но в случае подключения открытого треугольника подключаются два трансформатора.

Кажется, в состоянии открытого треугольника; мы можем подключить 66,6% нагрузки. Но в таком состоянии этого не произойдет.

Предположим, что V _2B и I _2B — номинальное вторичное фазное напряжение и фазный ток соответственно.А при соединении треугольником фазное напряжение и линейное напряжение одинаковы, а линейный ток в √3 раз больше фазного тока.

В условиях замкнутого треугольника-треугольника,

Теперь в состоянии открытого треугольника один трансформатор удален. Следовательно, линейный ток I _2B равен номинальному вторичному току трансформатора.

В условиях открытого треугольника,

Возьмите соотношение нагрузки ВА для обоих условий;

Итак, мы видим, что в состоянии открытого треугольника мы можем подключить 57.7% нагрузка дельта-дельта.

Увеличение в процентах каждого трансформатора соединения V-V;

Следовательно, каждый трансформатор в соединении V-V перегружен на 73,2%. Следовательно, в случае разомкнутого треугольника нагрузка должна быть уменьшена. В противном случае обмотки трансформатора могут перегреться, а в худшем случае — выйти из строя.

Соединение Скотта

Соединение Скотта используется для соединения двух однофазных трансформаторов для выполнения трехфазного преобразования в двухфазное или наоборот.

В соединении Скотта два трансформатора соединены электрически. Но эти трансформаторы не имеют магнитного соединения.

Один трансформатор является основным трансформатором, а второй известен как вспомогательный трансформатор.

Схема подключения Скотта показана на рисунке ниже.

Трехфазные клеммы — это A, B и C. Главный трансформатор — это трансформатор с центральным ответвлением. И он подключен к клеммам B и C. Нарезка берется из точки D.

Первичная обмотка подключена к клеммам B и C, а вторичная обмотка подключена к клеммам a1a2.

Вспомогательный трансформатор подключается между линейным выводом A и центральным ответвленным выводом D. Первичная обмотка вспомогательного трансформатора подключается между выводами A и C, а вторичная обмотка подключается между b1 и b2.

Трехфазные линейные напряжения (V _AB , V _BC и V _CA ) сбалансированы. Векторная диаграмма этой системы представлена ​​на рисунке ниже.

В _BC принимается в качестве опорного напряжения.

Точка D разделяет BC первичной обмотки на две равные части. Следовательно, количество витков в части BD равно количеству витков в части DC.

Допустим, общее количество витков в первичной обмотке главного трансформатора составляет T _P . Тогда количество витков в BD и DC равно T _P /2.

Напряжение на BD и части постоянного тока одинаково, и оно составляет половину напряжения на BC.

Напряжение между A и D равно;

Следовательно, напряжение на первичной обмотке вспомогательного трансформатора в 0,866 раза больше основного трансформатора, а электрический угол между обоими напряжениями составляет 90˚.

Приложенное первичное напряжение вспомогательного трансформатора составляет В _AD, , а вторичное напряжение вспомогательного трансформатора составляет В _2a .