Driftsprinsippet og enheten til trefasetransformatorer

Trefasestrøm kan transformeres av tre helt separate enfasetransformatorer. I dette tilfellet er viklingene til alle tre fasene ikke magnetisk koblet til hverandre: hver fase har sin egen magnetiske krets. Men den samme trefasestrømmen kan transformeres med en trefasetransformator, der viklingene til alle tre fasene er magnetisk koblet til hverandre, siden de har en felles magnetisk krets.

For å klargjøre driftsprinsippet og enheten til en trefasetransformator, forestill deg tre enfase transformator, festet til hverandre slik at deres tre stenger danner en felles sentral stang (fig. 1). På hver av de tre andre stolpene er primær- og sekundærviklinger overlagret (i fig. 1 er sekundærviklingene ikke vist).

Anta at primærviklingene på alle ben av transformatoren er nøyaktig like og viklet i samme retning (i fig. 1 er primærviklingene viklet med klokken sett ovenfra).Vi kobler alle de øvre endene av spolene til nøytral O og bringer de nedre endene av spolene til de tre terminalene til trefasenettverket.

Bilde 1.

Strømmene i transformatorviklingene vil skape tidsvarierende magnetiske flukser, som hver vil lukke seg i sin egen magnetiske krets. I den sentrale komposittstangen vil de magnetiske fluksene summere seg til null totalt fordi disse fluksene skapes av symmetriske trefasestrømmer, i forhold til hvilke vi vet at summen av deres øyeblikkelige verdier er null til enhver tid.

For eksempel, hvis strømmen i spolen AX I, var størst og fant sted i angitt i fig. 1 retning, ville den magnetiske fluksen være lik dens største verdi Ф og ble rettet inn i den sentrale komposittstangen fra topp til bunn. I de to andre spolene BY og CZ er strømmene I2 og Az3 på samme tidspunkt lik halvparten av den høyeste strømmen og har motsatt retning i forhold til strømmen i spolen AX (dette er egenskapen til tre- fasestrømmer). Av denne grunn, i stengene til BY- og CZ-spolene, vil de magnetiske fluksene være lik halvparten av den maksimale fluksen, og i den sentrale komposittstangen vil de ha motsatt retning i forhold til fluksen til AX-spolen. Summen av strømmer i det aktuelle øyeblikket er null. Det samme gjelder alle andre øyeblikk.

Ingen flyt i midtstangen betyr ikke ingen flyt i de andre stengene. Hvis vi ødelegger den sentrale stangen og kobler øvre og nedre åk i felles åk (se fig. 2), så vil fluksen til spolen AX finne veien gjennom kjernene til spolene BY og CZ, og de magnetomotoriske kreftene til disse spoler vil legge seg sammen med den magnetomotoriske kraften til spolen AX. I dette tilfellet vil vi få en trefase transformator med en felles magnetkrets for alle tre fasene.

Figur 2.

Siden strømmene i spolene er faseforskyvd med 1/3 av perioden, er også de magnetiske fluksene som produseres av dem tidsforskyvet med 1/3 av perioden, dvs. de største verdiene av de magnetiske fluksene i stavene og spolene følger hverandre etter 1/3 av perioden...

Konsekvensen av faseforskyvningen av de magnetiske fluksene i kjernene med 1/3 av perioden er den samme faseforskyvningen og de elektromotoriske kreftene indusert i både primær- og sekundærviklingene som påføres stengene. Primærviklingenes elektromotoriske krefter balanserer nesten den påførte trefasespenningen De elektromotoriske kreftene til sekundærviklingene gir med riktig tilkobling av spolene en trefaset sekundærspenning som mates inn i sekundærkretsen.

Når det gjelder konstruksjonen av den magnetiske kretsen, er trefasetransformatorer, som enfasede, delt inn i stavfiker. 2. og pansret.

Trefase stangtransformatorer er klassifisert i:

a) transformatorer med symmetrisk magnetisk krets og

b) transformatorer med asymmetrisk magnetisk krets.

I fig. 3 viser skjematisk en glidetransformator med en symmetrisk magnetisk krets, og i fig. 4 viser en stavtransformator med en ubalansert magnetisk krets. Som sett av de tre jernstengene 1, 2 og 3, klemt over og under av jernåkplater. Det er primære I og sekundære II spoler av en fase av transformatoren på hvert ben.

Figur 3.

I den første transformatoren er stengene plassert ved toppunktene til vinklene til en likesidet trekant; den andre transformatoren har stengene i samme plan.

Arrangementet av stengene ved toppunktene til hjørnene av en likesidet trekant gir like magnetiske motstander for de magnetiske fluksene til alle tre fasene, siden banene til disse fluksene er de samme. Faktisk passerer de magnetiske fluksene til de tre fasene separat gjennom en vertikal stang helt og gjennom de to andre stengene halvveis.

I fig. 3 viser den stiplede linjen måtene å lukke den magnetiske fluksen til stavfasen 2. Det er lett å se at for fluksene til fasene til stavene 1 og 3 er måtene å lukke deres magnetiske fluks på nøyaktig de samme. Dette betyr at transformatoren som vurderes har de samme magnetiske motstandene for fluksene.

Arrangementet av stengene i ett plan fører til det faktum at den magnetiske motstanden for fluksen til midtfasen (i fig. 4 for fasen av stangen 2) er mindre enn for fluksene til sluttfasene (i fig. 4 — for fasene til stengene 1 og 3).

Figur 4.

Faktisk beveger de magnetiske fluksene til sluttfasene seg langs litt lengre baner enn fluksen til midtfasen. Dessuten passerer strømmen av terminalfasene som forlater stengene deres helt i den ene halvdelen av åket og bare i den andre halvdelen (etter forgrening i den midterste stangen) passerer halvparten av den. Midtfasestrømmen ved utløpet av den vertikale stangen deler seg umiddelbart i to halvdeler, og derfor går bare halvparten av midtfasestrømmen inn i de to delene av åket.

Således metter fluksene til endefasene åket i større grad enn fluksen til midtfasen, og derfor er den magnetiske motstanden for fluksene til endefasene større enn for fluksen til midtfasen.

Konsekvensen av ulikheten til de magnetiske motstandene for fluksene til forskjellige faser i en trefasetransformator er ulikheten mellom tomgangsstrømmene i individuelle faser ved samme fasespenning.

Med lav åkjernmetning og god stangjernsammenstilling er imidlertid denne nåværende ulikheten ubetydelig. For Siden konstruksjonen av transformatorer med en asymmetrisk magnetisk krets er mye enklere enn for en transformator med en symmetrisk magnetisk krets, viste det seg at de første transformatorene ble mest brukt Symmetriske magnetiske kretstransformatorer er sjeldne.

Med tanke på fig. 3 og 4 og forutsatt at det går strøm gjennom alle tre fasene, er det lett å se at alle fasene er magnetisk koblet til hverandre. Dette betyr at de magnetomotive kreftene til de enkelte fasene påvirker hverandre, noe vi ikke har når trefasestrømmen transformeres av tre enfasede transformatorer.

Den andre gruppen av trefasetransformatorer er pansrede transformatorer. En pansret transformator kan betraktes som om den er sammensatt av tre enfase pansrede transformatorer festet til hverandre med et åk.

I fig. 5 viser skjematisk en pansret trefasetransformator med vertikalt plassert indre kjerne Av figuren er det lett å se at den gjennom planene AB og CD kan deles inn i tre enfase pansrede transformatorer, hvis magnetiske flukser kan lukket hver i sin egen magnetiske krets. De magnetiske fluksbanene i fig. 5 er indikert med stiplede linjer.

Figur 5.

Som det fremgår av figuren, i de midterste vertikale stengene a, som primær I- og sekundær-II-viklingene i samme fase er overlagret, passerer hele fluksen, mens i åkene b-b og sideveggene passerer halvparten av fluksen. . Ved samme induksjon skal tverrsnittet av åket og sideveggene være halve tverrsnittet til den midterste stangen a.

Når det gjelder den magnetiske fluksen i de mellomliggende delene c — c, avhenger dens verdi, som vi vil se nedenfor, av metoden for inkludering av midtfasen.

Hovedfordelen med ankertransformatorer fremfor stangtransformatorer er de korte lukkebanene til den magnetiske fluksen og derfor de lave tomgangsstrømmene.

Ulempene med pansrede transformatorer inkluderer for det første den lave tilgjengeligheten av viklinger for reparasjon, på grunn av det faktum at de er omgitt av jern, og for det andre de verste forholdene for å kjøle viklingen - av samme grunn.

I transformatorer av stavtype er viklingene nesten helt åpne og derfor mer tilgjengelige for inspeksjon og reparasjon, samt for kjølemediet.

Trefaset oljefylt transformator med rørformet tank: 1 — trinser, 2 — oljetømmeventil, 3 — isolasjonssylinder, 4 — høyspenningsvikling, 5 — lavspentvikling, 6 — kjerne, 7 — termometer, 8 — klemmer for lavspenning, 9 — høyspenningsterminaler, 10 — oljebeholder, 11 — gassreléer, 12 — oljenivåindikator, 13 — radiatorer.

Flere detaljer om enheten til trefasetransformatorer: Krafttransformatorer — enhet og operasjonsprinsipp