Устройство и принцип работы трехфазного трансформатора

Энергию трехфазного переменного тока можно преобразовать тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу (групповой трехфазный трансформатор), или одним трехфазным трансформатором.

Групповой трехфазный трансформатор представляет собой три однофазных трансформатора (рис.1.11.). Однако относительная громоздкость, большой вес и повышенная стоимость – существенные недостатки группового трехфазного трансформатора, поэтому в авиационном оборудовании нашли применение только трехфазные трансформаторы.

Трехфазный трехстержневой трансформатор (рис.1.12.) имеет три стержня, на которых расположены три первичных и три вторичных обмотки. У трехстержневого трансформатора меньше размеры и масса по сравнению с групповым. Недостатком трехстержневого трансформатора является то, что магнитное сопротивление для м.д.с. крайних фаз больше, чем для средней фазы, поэтому намагничивающие токи образуют несимметричную систему.

При холостом ходе, несмотря на симметричное питающее напряжение, токи в фазах не будут одинаковыми: в крайних фазах они будут больше, чем в средней фазе. За ток холостого хода в трехфазном трансформаторе следует принимать среднее арифметическое значение токов трех фаз. Однако несимметрия токов холостого хода не имеет большого значения, так как даже при незначительной нагрузке она сглаживается.

Выводы обмоток трансформатора принято обозначать буквами:

· первичной обмотки: начала – А, В, С; концы - X,Y,Z;

· вторичной обмотки: начала – а, b, с; концы – x, y, z.

Схемы и группы соединения трехфазных трансформаторов

Первичную и вторичную обмотки трехфазного трансформатора соединяют в звезду, треугольник или зигзаг (рис.1.13.).

Примечание: Соединение в зигзаг применяют только в трансформаторах специального назначения, например, в трансформаторах для выпрямительных устройств.

Соединение обмотки в звезду обозначается значком Υ.Соединение в треугольник обозначается соответственно значкомΔ. Соединение в зигзаг – значком Z. При соединении в зигзаг обмотка, как правило, делится на две одинаковые части, расположенные на соседних стержнях. Это способствует уменьшению асимметрии напряжений при несимметричной нагрузке фаз.

При соединении звездой линейное напряжение больше фазного: , а при соединении обмоток треугольником линейное напряжение равно фазному: U_Л=U_Ф. Следовательно, отношение линейных напряжений в трехфазном трансформаторе зависит не только от соотношения чисел витков фазных обмоток, но и от схемы соединения обмоток. Так, например, при соединении обмоток Υ/Υ или Δ/Δ отношение линейных напряжений обмоток равно , при соединении , а при соединении обмоток .

Первичную и вторичную обмотки трехфазного трансформатора можно соединять в различные схемы: Y/Y; Y/Δ; Δ/Y и Δ/Δ. В числителе указывается схема соединения первичной обмотки, а в знаменателе – вторичной. Если при соединении звездой выводится нулевая точка, то применяется знак Y_о.

Примечание: В авиационных трансформаторах, как правило, первичная обмотка является обмоткой высшего напряжения ВН, а вторичная – обмоткой низшего напряжения НН).

Способы соединения первичной и вторичной обмоток, порядок соединения обмоток при образовании звезды и треугольника, соответствующая маркировка начала и концов фаз приводят к различной разности фаз соответствующих линейных напряжений первичной и вторичной обмоток. Эта разность фаз имеет большое практическое значение, особенно при параллельной работе. Так как возможный угол разности фаз всегда кратен 30 градусам, то принято различать 12 групп соединений (в пределах 360⁰). Для определения номера группы используют циферблат часов. Вектор первичной линейной э.д.с. направляют на цифру 12 циферблата, а номер группы определяется часом, на который попадает при этом вектор соответствующей вторичной линейной э.д.с.

Примечание: Совпадение по фазе векторов первичной и вторичной Э.Д.С., эквивалентное совпадению стрелок часов на циферблате, обозначается группой 0, а не 12.

На рис.1.14 показано, что при соединении первичной и вторичной обмоток по схеме Y/Y можно получить группы 6 и 0. Приведенное на рис.1.15. соединение по схеме Υ/Δ дает группы 11 и 5.

Стандартизированы две группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов: 0 и 11:

1) звезда – звезда с выведенной нулевой точкой ;

2) звезда – треугольник ;

3) звезда с выведенной нулевой точкой – треугольник ;

4) звезда - зигзаг с выведенной нулевой точкой (Y/ -11);

5) треугольник - звезда с выведенной нулевой точкой (Δ/Υ_О -11).

На самолетах при выполнении трехпроводной сети обычно применяются трехфазные трансформаторы группы .

ВНИМАНИЕ! На параллельную работу можно включать только трансформаторы, принадлежащие к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения окажутся сдвинутыми по фазе друг относительно друга и в цепи трансформаторов появится разностная Э.Д.С., под действием которой возникнет значительный уравнительный ток