Rețelele trifazate sunt distribuite pe scară largă în industria energetică și sunt utilizate pentru producerea și transmiterea energiei electrice. Sistemele cu trei faze au fost dezvoltate electrician rus M.O.Dolivo-Dobrowolski (1862 -. 1919) și reprezintă un sistem de trei surse de curent alternativ CEM sunt deplasate unul față de celălalt printr-un unghi de 120 °.
Aceasta este o linie cu trei fire și patru fire. Tensiunea fiecărui generator este tensiunea de fază, iar tensiunea dintre faze este o tensiune de linie.
Figura prezintă dependențele de timp pentru EMF de fază și liniar ale unui sistem trifazat de tensiuni.
Curentul trifazat poate fi transformat prin trei transformatoare monofazate conectate la un grup de transformatoare (așa-numitul transformator de grup) sau la un transformator trifazat. Înfășurările circuitelor primare și secundare sunt conectate printr-una din metodele: "stea" - Y, "triunghi" - Δ. Zigzag - Z.
Înfășurările transformatoarelor trifazice sunt conectate, în general, în conformitate cu următoarele scheme: o stea; o stea cu ieșire zero; triunghi; zig-zag cu ieșire zero. Diagramele de conectare ale înfășurărilor transformatorului sunt indicate de o fracțiune în numerotatorul căruia este indicată schema de conectare pentru înfășurările de înaltă tensiune (tensiune mai mare), iar în numitor este bobina LV (tensiune mai mică). De exemplu, Y / Δ înseamnă că înfășurările HV sunt conectate la o stea, iar înfășurările HH - într-un triunghi.
Conectarea în zigzag este utilizată numai în transformatoare speciale, de exemplu pentru redresoare. Atunci când zigzagul este conectat la fiecare fază, înfășurările HH sunt împărțite în două părți, plasându-le pe tije diferite. Aceste părți de înfășurare sunt conectate astfel încât capătul unei părți a înfășurării de fază să fie conectat la capătul celeilalte părți ale aceleiași înfășurări situate pe celălalt ax. Zigzag se numește echilateral dacă părțile înfășurărilor, amplasate pe tije diferite și conectate în serie, sunt aceleași și neegalabile, dacă aceste părți nu sunt aceleași. Atunci când se conectează un EMF zigzag a anumitor părți ale înfășurărilor, se scade geometric.
Concluziile înfășurărilor transformatoarelor sunt de obicei desemnate după cum urmează: înfășurări BH - începutul înfășurărilor A, B, C, capetele corespunzătoare X, Y, Z; înfășurările HH - începutul înfășurărilor a, b, c, capetele corespunzătoare x, y, z.
Când înfășurările sunt conectate printr-o stea, tensiunea de rețea este mai mare decât tensiunea de fază din
Raportul dintre tensiunile liniare ale unui transformator trifazat se determină după cum urmează:
Linia de înfășurare
Se observă că raportul dintre tensiunile liniare într-un transformator trifazat este determinat nu numai de raportul numărului de rotații ale înfășurărilor de fază, ci și de schema de conectare a acestora.
Să considerăm o modalitate de conectare "stea".
Figura prezintă schema vectorului de tensiune și simbolul schemei de conectare a înfășurărilor transformatorului.
Punctul de pe circuitul transformatorului indică sfârșitul vectorului EMF sau începutul înfășurării.
Când o stea este conectată, linia (I) și curenții de fază (Iph) sunt aceiași, deoarece nu există altă cale pentru trecerea curentului prin bobina de fază, cu excepția firului liniar. Tensiunile liniare (Uh) sunt mai mari decât tensiunile de fază (Uph) din
Conexiunea cu steaua este realizată cu sau fără un terminal nul, ceea ce reprezintă un merit al schemei de conectare
Conectarea la "triunghi":
Atunci când se conectează printr-un triunghi Uh = Uph, deoarece fiecare două fire liniare sunt conectate la începutul și la sfârșitul uneia dintre înfășurările de fază și toate înfășurările de fază sunt aceleași. Curenții liniari I n =
Puterea unui sistem trifazat este independentă de schema de conectare (stea sau delta) și este exprimată prin expresiile:
unde j este unghiul de fază dintre tensiune și curent.
Grup de lichidare a transformatorului trifazat
La determinarea grupului de conexiuni al înfășurărilor transformatorului, se utilizează fața ceasului. vector liniar de înfășurare de înaltă tensiune (HV) corespunde minutarului și fața ceasului este montat pe figura 12, arătătorul corespunde vectorului liniar EMF înfășurării de joasă tensiune (LV) și rotația acestuia relativă la înfășurarea HV determină numărul de grup și unghiul = n * 30, în care n este un grup.
Definim grupul de conexiuni al înfășurărilor transformatorului conectării stea-stea. Pentru a construi o diagramă, unificați condițional concluziile înfășurărilor circuitelor primare (C) și secundare (c) ale transformatorului. Se poate vedea din construcție că numărul grupului compus este
Definim grupul de conectare al înfășurărilor transformatorului pentru conexiunea "stea-delta". Pentru construirea unei diagrame, combinăm în mod arbitrar aceleași concluzii ale înfășurărilor circuitelor primare (a) și secundare (A) ale transformatorului. Se poate observa din construcție că numărul grupului compus este n = j / 30 ° = 30 ° / 30 ° = 1.
Conectarea înfășurărilor secundare ale transformatorului într-un zig-zag
Compusul utilizat în zigzag pentru a distribui sarcina înfășurărilor secundare este mai uniform între fazele rețelei primare și pentru separarea de fază pentru a crea redresor mnogopulsnyh și în alte cazuri.
Pentru conexiunea zigzag, înfășurarea secundară a fiecărei faze este formată din două jumătăți: o jumătate este localizată pe o tijă, cealaltă pe cealaltă. Cu o astfel de conexiune, emf. Înfășurările amplasate pe tije diferite sunt deplasate cu un unghi de 120 °.
Unghiul de rotație din vectorul EMF al circuitului secundar față de circuitul primar depinde de raportul de rotație W21 / W22.
Efectul schemei de conectare a înfășurării asupra funcționării transformatoarelor trifazate în regim de mers în gol
Din ecuațiile celor trei curenți armonici dintr-un sistem trifazic
Se poate observa că acești curenți coincid în orice moment în fază, adică au aceeași direcție. Aceeași concluzie se aplică tuturor armonicilor mai mari ale curentului, multiplii de trei, - 3, 9, 15 etc. Această circumstanță are un efect semnificativ asupra proceselor care însoțesc magnetizarea miezurilor în timpul transformării curentului trifazat.
Să luăm în considerare caracteristicile unui mod de mers în gol al transformatoarelor trifazate pentru unele scheme de conectare a înfășurărilor.
Conectare Y / Yo. Dacă tensiunea furnizată de pe bobina de stea conectate fără o ieșire zero, atunci a treia armonică-ki (și multipli de trei - .. 9, 15, etc.), care coincide în faza în toate cele trei faze, va fi zero. Acest lucru se explică prin absența unui fir de zero și, prin urmare, prin absența unei ieșiri de la punctul zero. Ca rezultat, curenți și armonici terțe sunt multipli de trei compensa reciproc Xia și curentul de magnetizare a transformatorului ar fi sinusoidală, dar fluxul magnetic în jugul ar fi non-sinusoidal (aplatizare-schennym) cu un al treilea F3 armonic exprimat clar-flow-adjoint.
Fluxurile celei de a treia armonici nu se pot închide în circuitul magnetic cu trei tije, deoarece coincid în fază. Aceste fluxuri sunt închise prin aer (ulei) și pereții metalici ai rezervorului. Un mare flux magnetic Leniye soprotiv-F3 slăbește valoarea sa, astfel indus de curgere F3 E electromotoare a înfășurărilor de fază a treia armonică sunt mici și de obicei nu depășește amplitudinea de 5 ... 7% din amplitudinea undei fundamentale. În practică, fluxul F3 este luat în considerare numai în ceea ce privește pierderile din curenții turbionari indus de acest flux în pereții rezervorului. De exemplu, acțiunile din tija la o inducție de 1,4 pierderi magnetice Tesla de curenți turbionari în rezervor este de aproximativ 10% din pierderile din circuitul magnetic și la o inducție de 1,6 T. Aceste pierderi cresc la 50 ... 65%.
În cazul unui grup transformator format din trei transformatoare monofazate, juguri magnetice faze separate nu sunt conectate, astfel încât a treia fluxurile magnetice armonice ale celor trei faze sunt închise lin (flux fiecărei faze a circuitului magnetic este închis). În același timp, valoarea fluxului F3 poate ajunge la 15 ... 20% din F1.
Un flux magnetic non-sinusoidal Φ care conține, pe lângă armonicul fundamental Φ, și o treime Φ3. induce EMF nonsinusoidal în înfășurările de fază.
Frecvența crescută de 3Ω a fluxului magnetic Φ3 duce la apariția unei forțe electromotoare e3 semnificative. crescând brusc valoarea amplitudinii EMF de fază a înfășurării la aceeași valoare efectivă, ceea ce creează condiții nefavorabile pentru izolarea electrică a înfășurărilor.
Amplitudinea EMF armonice a treia în grupul de transformatoare poate ajunge la 45-65% din amplitudinea armonicii principale. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că emfs-urile liniare (tensiuni) rămân sinusoidale și nu conțin o a treia armonică, deoarece atunci când se conectează bobina cu o stea, emf-ul fazei este e3A. e3B și e3C. care coincid în fază, nu creează un EMF liniar. Acest lucru se explică prin faptul că EMF liniar atunci când înfășurările sunt conectate de o stea este determinată de diferența de fază EMF. Deci, pentru EMF linear armonic liniar.
Dacă înfășurarea primară a transformatorului este înfășurarea LV și terminalul său zero este conectat la borna zero a generatorului, atunci curenții de magnetizare ai fazelor conțin trei armonici. Acești curenți coincid în fază și, prin urmare, toți sunt direcționați fie de la transformator la generator, fie invers. În firul zero va exista un curent egal cu 3i3. În acest caz, fluxul magnetic al transformatorului și, în consecință, EMF în faze, va fi, de asemenea, sinusoidal.
Conexiuni în care înfășurările din fiecare parte a transformatorului (HH sau BH) sunt conectate într-un triunghi. Aceste scheme de conectare sunt cele mai de dorit, deoarece sunt lipsite de dezavantajele schemelor considerate anterior.
Să presupunem că înfășurările primare ale transformatorului sunt conectate la triunghi. Apoi curentul celui de-al treilea armonic este neîngrădit în bucla închisă a înfășurărilor de fază conectate într-un triunghi. Dar dacă curentul de magnetizare conține o a treia armonică, atunci fluxurile magnetice din tije și, în consecință, EMF în faze sunt practic sinusoidale.
Dacă înfășurările secundare ale transformatorului sunt conectate în triunghi primar - o stea, a treia armonici EMF induse în bobinele secundare, a crea o buclă închisă a treia triunghiul curent armonic. Acest curent creează fluxuri magnetice ale celui de-al treilea armonic Ф23 în circuitul magnetic. direcționată opus celei de a treia fluxuri armonice din curentul de magnetizare Ф13 (conform regulii Lenz). Drept rezultat, fluxul net al treilea armonice Frez3 = F13 + F23 atenuat semnificativ și schi practic nu afectează proprietățile transformatorului.