Схеми з'єднань обмоток трифазних трансформаторів
трифазний трансформатор має дві трифазні обмотки - вищого (ВН) та нижчої (НН) напруги, в кожну з яких входять по три фазні обмотки, або фази. Таким чином, трифазний трансформатор має шість незалежних фазних обмоток і 12 висновків з відповідними зажимами, причому початкові висновки фаз обмотки вищої напруги позначають буквами A, B, С, кінцеві висновки - X, Y, Z, а для аналогічних висновків фаз обмотки нижчої напруги застосовують такі позначення: a, b, c, x, y, z.
Кожна з обмоток трифазного трансформатора - первинна і вторинна - може бути з'єднана трьома різними способами, а саме:
- зіркою;
- трикутником;
- зигзагом.
У більшості випадків обмотки трифазних трансформаторів з'єднують або в зірку, або в трикутник (рис. 1).
Вибір схеми з'єднань залежить від умов роботи трансформатора. Наприклад, в мережах з напругою 35 кВ і більше вигідно поєднувати обмотки в зірку і заземлювати нульову точку, так як при цьому напруга проводів лінії передачі буде в V 3 разів менше лінійного, що призводить до зниження вартості ізоляції.
рис.1
Освітлювальні мережі вигідно будувати на високу напругу, але лампи розжарювання з великим номінальним напругою мають малу світлову віддачу. Тому їх доцільно живити від зниженої напруги. У цих випадках обмотки трансформатора також вигідно поєднувати в зірку (Y), включаючи лампи на фазну напругу.
З іншого боку, з точки зору умов роботи самого трансформатора, одну з його обмоток доцільно включати в трикутник.
фазний коефіцієнт трансформації трифазного трансформатора знаходять, як співвідношення фазних напруг при холостому ході:
n ф = U фвнх / U фннх,
а лінійний коефіцієнт трансформації, що залежить від фазного коефіцієнта трансформації і типу з'єднання фазних обмоток вищої і нижчої напруги трансформатора, за формулою:
n л = U лвнх / U лннх.
Якщо з'єднань фазних обмоток виконано за схемами "зірка-зірка" або "трикутник-трикутник", то обидва коефіцієнта трансформації однакові, тобто n ф = n л.
При з'єднанні фаз обмоток трансформатора за схемою "зірка - трикутник" - n л = n фV 3, а за схемою "трикутник-зірка" - n л = n ф / V 3
Групи з'єднань обмоток трансформатора
Група з'єднань обмоток трансформатора характеризує взаємну орієнтацію напруг первинної і вторинної обмоток. Зміна взаємної орієнтації цих напруг здійснюється відповідною перемаркировкой початків і кінців обмоток.
Стандартні позначення початків і кінців обмоток високої і низької напруги показані на рис.1.
Розглянемо спочатку вплив маркування на фазу вторинного напруги по відношенню до первинного на прикладі однофазного трансформатора (Рис. 2 а).
рис.2
Обидві обмотки розташовані на одному стрижні і мають однаковий напрямок намотування. Будемо вважати верхні клеми началами, а нижні - кінцями обмоток. Тоді ЕРС YO1 і E2 будуть збігатися по фазі і відповідно будуть збігатися напруга мережі U1 і напруга на навантаженні U2 (рис. 2 б). Якщо тепер у вторинній обмотці прийняти зворотну маркування затискачів (рис. 2 в), то по відношенню до навантаження ЕРС Е2 змінює фазу на 180 °. Отже, і фаза напруги U2 змінюється на 180 °.
Таким чином, в однофазних трансформаторах можливі дві групи з'єднань, відповідних кутах зсуву 0 і 180 °. На практиці для зручності позначення груп використовують циферблат годинника. Напруга первинної обмотки U1 зображують хвилинною стрілкою, встановленої постійно на цифрі 12, а годинна стрілка займає різні положення в залежності від кута зсуву між U1 і U2. Зрушення 0 ° відповідає групі 0, а зрушення 180 ° - групі 6 (рис. 3).
рис.3
У трифазних трансформаторах можна отримати 12 різних груп з'єднань обмоток. Розглянемо кілька прикладів.
Нехай обмотки трансформатора з'єднані за схемою Y / Y (рис. 4). Обмотки, розташовані на одному стрижні, будемо мати у своєму розпорядженні одну під інший.
Затискачі А і а з'єднаємо для поєднання потенційних діаграм. Задамо положення векторів напруг первинної обмотки трикутником АВС. Положення векторів напруг вторинної обмотки буде залежати від маркування затискачів. Для маркування на рис. 4а, ЕРС відповідних фаз первинної і вторинної обмоток збігаються, тому будуть збігатися лінійні і фазні напруги первинної і вторинної обмоток (рис. 4, б). Схема має групу Y / Y - О.
Мал. 4
Змінимо маркування затискачів вторинної обмотки на протилежну (рис. 5. а). При перемаркировке решт і почав вторинної обмотки фаза ЕРС змінюється на 180 °. Отже, номер групи змінюється на 6. Дана схема має групу Y / Y - б.
Мал. 5
На рис. 6 представлена схема, в якій в порівнянні зі схемою рис 4 виконана кругова перемаркування затискачів вторинної обмотки. При цьому фази відповідних ЕРС вторинної обмотки зсуваються на 120 ° і, отже, номер групи змінюється на 4.
Мал. 6
Мал. 7
Схеми з'єднань Y / Y дозволяють отримати парні номери груп, при з'єднанні обмоток за схемою "зірка-трикутник" номери груп виходять непарними. Як приклад розглянемо схему, представлену на рис. 7.
У цій схемі фазні ЕРС вторинної обмотки збігаються з лінійними, тому трикутник аbс повертається на 30 ° проти годинникової стрілки по відношенню до трикутника АВС. Але так як кут між лінійними напругами первинної і вторинної обмоток відраховується за годинниковою стрілкою, то група буде мати номер 11.
З дванадцяти можливих груп з'єднань обмоток трифазних трансформаторів стандартизовані дві: "зірка-зірка" - 0 і "зірка-трикутник" - 11. Вони, як правило, і застосовуються на практиці.
Схеми "зірка-зірка з нульовою точкою" використовують в основному для трансформаторів споживачів напругою 6 - 10 / 0,4 кВ. Нульова точка дає можливість отримати напругу 380/220 або 220/127 В, що зручно для одночасного підключення як трифазних, так і однофазних приймачів електроенергії (електродвигунів і ламп розжарювання).
Схеми "зірка-трикутник" застосовують для високовольтних трансформаторів, поєднуючи обмотку 35 кВ в зірку, а 6 або 10 кВ в трикутник. Схема "зірка з нульовою точкою" використовується в високовольтних системах, що працюють з заземленою нейтраллю.
Групи з'єднання обмоток трифазних трансформаторів:
