Трехобмоточный трансформатор обозначение: Расшифровка наименований трансформаторов и генераторов

Трехобмоточный трансформатор: описание, схемы, мощность, обмотки

Автор otransformatore На чтение 7 мин Опубликовано 02.08.2019

Обычный трансформатор преобразовывает первичное напряжение U1 во вторичное U2. Нередко одного выходного напряжения для питания электроприемников бывает недостаточно. Задача создания третьего среднего напряжения СН (U3), наряду с высоким напряжением ВН (U1) и трансформируемым низким (U2), решается установкой трехобмоточного трансформатора с дополнительной третьей обмоткой на магнитопроводе. Этот электрический аппарат заменяет собой два двухобмоточных трансформатора.

Общее описание и назначение

Если взять двухобмоточный трансформатор и на стержень намотать проводом витки дополнительной катушки индуктивности, наводимое в ней напряжение будет пропорционально числу витков. В зависимости от исполнения вторичные катушки могут быть одинаковой или разной мощности.

Cхема 3-х обмоточного трансформатора

Существуют 2 вида трансформаторов подобного типа:

• с 1-й первичной и 2-мя вторичными обмотками – самый распространенный вид;
• с 2-мя первичными и 1-ой вторичной обмоткой – этот вид задействован в трансформаторных группах электростанций.

Условное обозначение 3-х обмоточного трансформатора

Номинальной мощностью 3-х обмоточного аппарата считается параметр самой мощной его катушки, которой в данном типе электрических устройств является обмотка ВН. Размещение силового 3-х обмоточного устройства с невысокой мощностью любой из обмоток в электрических цепях экономически не оправдано. Поэтому мощности вторичных катушек ВН, СН и НН аппарата в процентах от P_ном обычно составляют:

• 100;100;100%;
• 100;100;66,7%;
• 100;66,7;100%;
• 100;66,7;66,7%.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно первичную катушку 3-х обмоточного силового трансформатора обычно располагают в середине между двумя вторичными, чтобы ослабить влияние обмоток между собой. Если нулевой вывод заземляется, то она называется «глухозаземленной», в ином случае именуют «обмоткой с изолированной нейтралью».

 Вторичную катушку с более низким напряжением (НН) размещают ближе к стержню устройства.

При подобном расположении напряжение КЗ между обмотками ВН и СН минимально. Это позволяет снизить  потери мощности при передаче в сеть СН. Одновременно значение напряжения КЗ между ВН и НН относительно большое, что ограничивает силу тока короткого замыкания в сети НН низшего напряжения.

3-х обмоточные преобразователи переменного напряжения нашли широкое применение в силовой энергетике. В маркировке изделий они обозначаются третьей буквой «Т» в буквенно-цифровом коде. Очень часто требуется иметь третье более низкое, чем U2 значение для подачи менее мощным электроприемникам или, расположенным вблизи подстанций, потребителям электроэнергии.

Стандартными условиями эксплуатации изделий считается температура не выше 35ºС и влажность воздуха ≤65%, обеспечиваемые в отапливаемом помещении. Товарные позиции этого типа изготовляются как для нужд народного хозяйства, так и экспортируются в страны с умеренным/ тропическим климатом.

На понижающих подстанциях для раздельного питания электрических сетей в радиусе 10–15 км задействуют  электротехнические изделия с выходными параметрами 6–10 кВ, а в радиусе до 50-60 км применяют 35 кВ трансформаторы. 3-х обмоточные преобразователи только с более низким значением параметров используется в измерительной технике и радиотехнике, автоматике и средствах релейной защиты.

Разновидности

Однофазный

Однофазные трехобмоточные трансформаторы для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5000–40000 кВт с напряжением обмоток:

• ВН – с значениями 110–121 кВ;
• CН – от 34,5 до 38,5 кВ;
• НН – в диапазоне 3,15–15,7 кВ.

Типовой однофазный 3-х обмоточный преобразователь, например, классов напряжения 15, 20, 24 и 35 кВ предназначен для встраивания в пофазно-экранированные токопроводы сетей 50/60Гц. Конструкция изделия включает следующие составные части и комплектующие:

• бак с крышкой из немагнитной стали, задвижкой и пробкой, заполненный трансформаторным маслом;
• магнитопровод из электротехнической стали;
• активную часть, состоящую из обмоток, изоляции и крепежных элементов;
• плоского контакта на крышке бака первичного вводного напряжения;
• заземляющего ввода первичной обмотки и вводов вторичной обмотки на боковой стенке бака.

Электрические аппараты большой мощности (≤40000 кВа), рассчитанные на работу в интервале 110–121 кВ дополнительно могут оснащаться:

• выхлопной трубой для защиты бака от разрыва парами масла и газовым реле, отключающим подачу электропитания при внутривитковом замыкании в трансформаторе;
• расширителя с воздухоосушителем и термосифонным фильтром для поддержания требуемого уровня масла и предотвращения попадания влаги из атмосферы;
• системами естественной/принудительной циркуляции воздуха или масла.

Экономическая эффективность применения изделия состоит в том, что при 3-х обмоточном исполнении первичный ток равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Трехобмоточные (многообмоточные) аппараты целесообразно применять вместо двухобмоточных в том случае, если нагрузки ЛЭП/обслуживаемых электрических сетей соизмеримы, то есть отличаются друг от друга не более чем в 5 раз.

Трехфазный

В трехфазных преобразователях переменного напряжения на каждую трансформируемую фазу приходится 3 обмотки. В  таком трансформаторе с общим магнитопроводом обмоток рабочие процессы протекают для каждой фазы аналогично, только со сдвигом во времени. На первичные обмотки поступает переменное фазное напряжение, вторичные обмотки соединены с нагрузкой. Поэтому для описания работы электрического аппарата исследуется только одна рабочая фаза.

Трехфазные 3-х обмоточные преобразователи для силовых линий обычно изготавливают мощностью 5600–31500 кВт и напряжениями катушек  аналогичным тем, которые используются в однофазных аппаратах. Трансформаторы получили наибольшее распространение на электрических подстанциях. По сравнению с группой однофазных трансформаторов при той же мощности они позволяют экономить 12–15% электроэнергии и 20–25% активных материалов в стоимостном выражении. Это конкурентное преимущество изделий подобного типа учитывается при изготовлении аппаратов массовых серий.

Схемы замещения

Схема замещения 3-х обмоточного трансформатора представлена ввиде трехлучевой звезды, состоящей из активных R и реактивных X сопротивлений обмоток. Все сопротивления в схеме приведены к напряжению высшей обмотки. На первичные зажимы подключена ветвь намагничивания (на схеме она соединена с корпусом), состоящая из B – активной  и G – реактивной проводимости.

Проводимость В возникает ввиду потерь в стали части мощности на перемагничивание и вихревые токи, G отражает мощность намагничивания. За номинальную P_ном катушек трансформатора принимается мощность его первичной обмотки. Мощность обмоток трансформатора СН и НН и коэффициент трансформации выбирается под потребности конкретного объекта энергопотребления. Электрический аппарат рассчитывается на соответствующую мощность (диаметр и количество витков, электрическую прочность изоляции, размер и материал магнитопровода). С учетом  нагрева при работе  выбирается соответствующая модель.

Проведение опытов короткого замыкания

Чтобы определить значения параметров этой схемы, необходимо провести 1 опыт холостого хода и 3 опыта с коротким замыканием. Если первый опыт необходим для определения B и G и не отличается от опыта двухобмоточного аналога, то опыты короткого замыкания проводятся с целью определения паспортных данных напряжения короткого замыкания U

к и потерь активной мощности ∆Р _к на соответствующих катушках трансформатора в режиме короткого замыкания:

• U _{к вн}, ∆Р _{к вн} – закорочивается обмотка НН и подается питание на обмотку ВН;
• U _{к сн}, ∆Р _{к сн} – коротится обмотка НН и питание подается со стороны обмотки СН;
• U _{к вс}, ∆Р _{к вс} – накоротко замыкаются клеммы катушки СН и запитывается обмотка ВН.

В результате решения системы уравнений выводится значение U _к каждой из обмоток:

При определении ∆Р _к следует учитывать значение активной мощности, содержащееся в справочнике для конкретной модели трансформатора. Обычно приводится параметр для самой мощной обмотки. Очень часто в источниках дается одно значение ∆Р_к, определенное из опыта КЗ, выполненного для наиболее мощных обмоток, обычно ∆Р_{к вс}. Потери мощности в каждой катушке определяются с учетом соотношения номинальных мощностей обмоток S ном %, выраженных в процентах.  Потери активной мощности ∆Р

к в обмотках СН и НН рассчитываются из пропорций:

При соотношениях всех мощностей обмоток 100 %:

∆Р_{к в} = ∆Р_{к с} = ∆Р_{к н} = 0,5 ∆Р_{к вс},

Если соотношение 100 %, 100 %, 66,7 %, то:

• ∆Р_{к в} = ∆Р_{к с} = 0,5 ∆Р_{к вс};
• ∆Р_{к н} = 1,5 ∆Р_{к в}.

Применять вычисления придется только для электрических аппаратов, производимых ранее. Они  могли иметь мощность обмоток НН и СН в полтора раза меньше, чем мощность катушки ВН.

В последние годы отечественные производители выпускают трехобмоточные трансформаторы с одинаковой мощностью обмоток 100%.

Трехобмоточные трансформаторы | Группы соединения трансформаторов | Оборудование

Страница 11 из 13

 

11. ТРЕХОБМОТОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
У трехобмоточных трансформаторов группа соединения указывает на сдвиг фаз векторов среднего (СН) н низшего НН напряжения по отношению к векторам ВН. Поэтому для трехобмоточного трансформатора указываются два часовых обозначения группы. Так, например, обозначение Y/Y/Δ-О-П указывает, что обмотки ВН, СН и НН имеют соответственно схемы соединения звезда, звезда и треугольник и, кроме того, для пары обмоток ВН н СН группа соединения равна 0, т. е. Y/Y = 0, а для пары обмоток ВН и НН группа соединения равна 11, т. е. Y/Δ-П.

Сдвиг фаз векторов НН по отношению к векторам СН легко определить, если совместить центры тяжести векторных диаграмм всех трех обмоток, но считать, что вектор обмотки среднего напряжения изображает теперь минутную стрелку.
На рнс. 43 в качестве примера показана схема Y/Y/Δ-б-11. Система векторов Ат, Вт, Ст повернута на 6 ч относительно системы векторов А, В, С, а система векторов а, Ъ, с — на 11 ч относительно той же системы векторов А, В, С. Если теперь необходимо в часах указать сдвиг фаз векторов НН относительно векторов СН, то необходимо вектор ОВт считать минутной стрелкой, стоящей на 12 ч (цифры в скобках на рис. 43). Тогда видно, что НН будет иметь по отношению к СН группу 5, т, е. для СН/НН имеем Y/A-5.

Фазировка трехобмоточных трансформаторов, по существу, ничем не отличается от фазировки двухобмоточных трансформаторов. Очевидно, целесообразно производить фазировку сначала одной вторичной обмотки, потом другой, питая все время третью обмотку.

Рнс. 43. Схема трехобмоточного трансформатора со схемой
Y/Y/A-6-11.
На рис. 44 показан пример схемы, где может потребоваться применение понятия «обратная» группа. Схема ие может считаться типовой. Она составлена исключительно для того, чтобы показать приемы вычислений групп в более или меиее сложных сетях.
Система I, питаемая генераторами Л и Г г, в дальнейшем была связана линией передачи 110 кВ с генератором Г3 системы II. Постепенное развитие системы II и сети 35 кВ системы I привело бы к тому, что пункт А можно было бы питать с двух сторон от сети 35 кВ системы / и от обмотки 38,5 кВ трансформатора Т®, в результате этого возникла возможность осуществить связь обеих систем на напряжении 38,5—35 кВ и поставить в пункте А трансформатор с регулировкой под нагрузкой. Требуется, таким образом, найти сдвиг фаз между системами 38,5 и 35 кВ.

Рис. 44. Схема энергосистемы.

Разберем два случая: а) когда уже установлен двухобмоточный трансформатор Те с напряжениями 110/38,5 кВ Y/Δ-П и б) когда подстанция с трансформатором Тв проектируется вновь и трансформатор Т6 может быть выбран трехобмоточным 110/38,5/6,6 кВ Y/Y/Δ-О-П. В первом случае сделаем обход от шин 38 кВ трансформатора Ts через сборные шины 121 кВ трансформатора Ts и через трансформаторы Г4 и Т2. Очевидно, сеть 110 кВ относительно сети 38,5 кВ имеет сдвиг на 1 ч: после 7\ шина 6,6 кВ не будет иметь никакого сдвига относительно шины 38,5 кВ, а после Т2 или Т3 сеть 35 кВ будет иметь сдвиг на 1 ч относительно сети 38,5 кВ н, следовательно, в пункте А регулировочный трансформатор должен быть на напряжение 38,5/35 кВ и со схемой Y/A-1 или Δ/Y-l.
Очевидно, напряжения НО кВ системы II н 35 кВ системы I не будут иметь сдвига фаз, тач как трансформатор 7\ имеет группу II, а трансформаторы Т2 и Г3 — обратную группу 1. Поэтому можно считать, что сдвиг фаз 110/35 кВ, равен 0. Следовательно, установка стандартного трехобмоточного трансформатора Гб (рис. 44,6) с напряжениями 110/38,5/6,6 кВ и схемой Y/Y/Δ-О-11 дает во втором случае совпадение фаз напряжений 38,5 и 35 кВ. В этом случае в пункте А может быть установлен регулировочный автотрансформатор 38,5/35 кВ со схемой Y/Y-0.

Трансформаторы — Буквенные обозначения трансформатора

БУКВЕННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Схема буквенного обозначения типов трансформаторов:

Расшифровка буквенного обозначения силового трансформатора:

1 А – автотрансформатор (может отсутствовать)

2 Число фаз:

Т – трёхфазный

О – однофазный

3         Р – с расщеплённой обмоткой (может отсутствовать)

4 Условное обозначения вида охлаждения:

Масляные трансформаторы

М – естественная циркуляция воздуха и масла

Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла

          МВ – с принудительной циркуляцией воды и естественной циркуляцией масла

МЦ — естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла

НМЦ — Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла

ДЦ – Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла

НДЦ — Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла

Ц — Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла (в охладителях вода движется по трубам, а масло – в межтрубном пространстве, разделённом перегородками)

НЦ — Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла

Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком

        Н — Естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком

        НД — Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха

        ННД — Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика

Сухие трансформаторы

        С — Естественное воздушное при открытом исполнении

        СЗ — Естественное воздушное при защищенном исполнении

        СГ — Естественное воздушное при герметичном исполнении

        СД — Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха

5      Т – трёхобмоточный трансформатор

6      Н – трансформатор с РПН (с регулированием напряжения под нагрузкой)

7 Особенность исполнения (в обозначении может отсутствовать):

        В – с принудительной циркуляцией воды

        Г – грозозащитное исполнение

        Г – трансформатор в гофрированном баке без расширителя — «герметичное исполнение»

        З – трансформатор с естественным масляным охлаждением или с охлаждением негорючим жидким диэлектриком с защитой при помощи азотной подушки, без расширителя и выводами,

                 смонтированными во фланцах на стенках бака

        Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией

        П — подвесного исполнения на опоре ВЛ

        У – усовершенствованное (может быть с автоматическим РПН)

        У – трансформатор с симметрирующим устройством

        Ф – трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака

        э – трансформатор с пониженными потерями холостого хода (энергосберегающий)

8 Назначение (в обозначении может отсутствовать)

        Б – для прогрева бетона или грунта в холодное время года (бетоногрейный), с такой же литерой может обозначаться трансформатор для буровых станков

        Б – трансформатор для буровых станков

        Ж – для электрификации железных дорог

        М – для металлургического производства

        П – для линий передачи постоянного тока

        ПН – исполнение для питания погружных электронасосов

        С – для собственных нужд электростанций (в конце буквенного обозначения)

        ТО – для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения

        Ш – шахтные трансформаторы (предназначены для электроснабжения угольных шахт стационарной установки)

        Э – для питания электрооборудования экскаваторов (экскаваторный)

Примеры серий силовых трансформаторов общего назначения: TМ, ТМГ, ТМЭ, ТМЭГ, ТМБ, ТМПН, ТМВГ, ТМВЭГ, ТМВБГ, ТМЖ, ТМВЭ, ТМВБ, ТМЗ, ТМФ, ТМЭБ, ТМВМЗ, ТМС, ТСЗ, ТСЗС,  ТРДНС, ТМН,

ТДНС, ТДН, ТМН, ТРДН, ТРДЦН

Примеры:

ТМ – Т – трансформатор трехфазный, М – с естественной циркуляцией воздуха и масла

ТМВГ – Т — трансформатор трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, Г — в герметичном исполнении

ТНЗ – Т — трехфазный, Н — с регулированием под нагрузкой (РПН), З — с естественным масляным

ТМВМ – Т- трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, М – для металлургического производства

ТМГ – Т — трехфазный, М — масляный, Г — в герметичном исполнении

ТМВГ – Т — трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, Г — в герметичном исполнении

ТСЗ – Т — трехфазный, С — естественное воздушное охлаждение, З — в защищенном исполнении;

ТСЗС – Т — трехфазный, С — сухой, З — защищенное исполнение, С — для собственных нужд электростанций

Трехобмоточные: ТМТН, ТДТН, ТДЦТН

Т – стоящая после обозначения системы охлаждения обозначает – трехобмоточный.

Автотрансформаторы: АТДТНГ, АТДЦТНГ, АТДЦТН, АОДЦТН

А – автотрансформатор;

О – однофазный,

Г – грозоупорный.

ТМ 1000/10 74 У1 – Т- трехфазный двух обмоточный трансформатор, М – охлаждение естественная циркуляция воздуха и масла, номинальная мощность — 1000 кВА, класс высшего напряжения — 10 кВ, конструкция — 1974 г., У1 — для района с умеренным климатом, для установки на открытом воздухе;

ТРДНС 25000/35 74 Т1 трехфазный двух обмоточный трансформатор, с расщепленной обмоткой НН, с принудительной циркуляцией воздуха в системе охлаждения, с РПН, для собственных нужд электростанций, номинальная мощность 25 МВА, класс высшего напряжения 35 кВ, конструкция 1974 г., тропического исполнения, для установки на открытом воздухе;

ТЦ 1000000/500 83ХЛ1 трехфазный двух обмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воды в системе охлаждения, номинальная мощность 1000 МВА, класс напряжения 500 кВ, конструкция 1983 г., для районов с холодным климатом, для наружной установки.

Для автотрансформаторов при классах напряжения стороны СН (среднее напряжение) или НН (низкое напряжение) 110 кВ и выше после класса напряжения стороны ВН (высокое напряжение) через черту дроби указывают класс напряжения стороны СН или НН.

Примечание. Для трансформаторов, разработанных до 01.07.87, допускается указывать последние две цифры — год выпуска рабочих чертежей.

Автотрансформаторы отличаются добавлением к обозначению трансформаторов буквы А, она может быть первой в буквенном обозначении или последней.

 В автотрансформаторах, изготовленных по основному стандарту трансформаторов ГОСТ 1167765, ГОСТ 1167775, ГОСТ 1167785, буква А стоит впереди всех символов

Например: АОДЦТН 417000/750/500 73У1 однофазный трехобмоточный автотрансформатор номинальной (проходной) мощностью 417 МВА, класс напряжения ВН 750 кВ, СН 500 кВ, остальные символы расшифровываются так же, как и в предыдущих примерах.

В конце 50х годов, когда в СССР впервые появились мощные силовые автотрансформаторы 220/110, 400/220, 400/110, 500/220, 500110 кВ, и в начале 60х годов производили автотрансформаторы двух модификаций повышающей и понижающей. В обозначении повышающей модификации буква А стояла в конце буквенной части; в этих автотрансформаторах обмотку НН выполняли на повышенную мощность и располагали между обмотками СН и ВН, по точной терминологии между общей и последовательной обмотками.

Автотрансформаторы второй модификации понижающей, с буквой А впереди всех символов (как и в новых автотрансформаторах) служат для понижения напряжения, например, с 220 до 110 кВ, или для связи сетей ВН и СН. Обмотка НН в них, как и в новых автотрансформаторах, расположена у стержня, имеет пониженную мощность и несет вспомогательные функции.

Пример обозначения повышающей модификации:

ТДШТА 120000/220, понижающей АТДШТ 120000/220. (Буква Г обозначала грозоупорный, но отменена по мере внедрения ГОСТ 1167765, так как все трансформаторы и автотрансформаторы 110 кВ и выше имеют гарантированную стойкость при грозовых перенапряжениях). В эксплуатации до сих пор встречаются автотрансформаторы обеих модификаций.

 

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА (АВТОТРАНСФОРМАТОРА), УКАЗАННЫЕ НА ЗАВОДСКОМ ЩИТКЕ (ТАБЛИЧКЕ)

Щиток крепится к баку трансформатора, и указаны следующие параметры:

– тип трансформатора

– число фаз

– частота, Гц

– род установки (наружная или внутренняя)

– номинальная мощность, кВА, для трехобмоточных трансформаторов указывают мощность каждой обмотки

– схема и группа соединения обмоток

– напряжения на номинальной ступени и напряжения ответвлений обмоток, кВ

– номинальный ток, А

– напряжение короткого замыкания в процентах (фактически измеренное, для каждого изделия индивидуальное)

– способ охлаждения трансформатора

– полная масса трансформатора, масла и активной части трансформатора.

Шкаф основных и резервных защит трехобмоточного трансформатора 110-220 кВ типа «Ш2600 08.5хх»

Дифференциальная токовая защита трансформатора

Функция дифференциальной токовой защиты предназначена для защиты трансформатора от всех видов замыканий и действует на отключение без выдержки времени. Функция может быть применена как для защиты трансформатора, так и для защиты ошиновки, реактора, линейного регулировочного (вольтодобавочного) трансформатора и т.д. Возможно подключение к шести плечам тока. В одном терминале может быть реализовано до трех отдельных дифференциальных зон защиты.

Защита реагирует на дифференциальный ток, равный сумме токов плеч. В качестве тормозного тока используется максимальный из токов плеч. Обеспечивается цифровое выравнивание токов, компенсация групп соединения от 0 до 11, удаление токов нулевой последовательности.

В состав ДЗТ входят два отключающих органа: дифференциальная токовая отсечка (ДТО) и дифференциальный орган с торможением. ДТО имеет грубую уставку и предназначена для мгновенного отключения внутренних замыканий на вводах и в обмотках с большим током КЗ. Дифференциальный орган с торможением имеет характеристику срабатывания, состоящую из трех участков (см. рисунок) и обеспечивающую отстройку от токов небаланса при внешних КЗ. Тормозная характеристика (ТХ) срабатывания обеспечивает высокую чувствительность ко всем видам замыканий, в том числе витковым замыканиям обмоток. Орган с торможением отстроен от режимов броска намагничивающего тока с помощью блокировок по второй гармонике и форме тока, а также от режимов перевозбуждения трансформатора с помощью блокировки по пятой гармонике.

Предусмотрен быстродействующий контроль исправности токовых цепей, который предотвращает излишнее отключение от ДЗТ при неисправности токовых цепей. Для этого осуществляется загрубление ДЗТ по начальному дифференциальному току или блокирование действия ДЗТ на отключение.

 Газовая защита

Обеспечивается действие от сигнальной и отключающей ступеней газовой защиты бака трансформатора и газовой защиты (струйного реле) бака РПН. Реализован контроль изоляции цепей газовой защиты с помощью РКТУ с действием на сигнализацию, предусмотрена возможность блокирования действия на отключение от неисправной газовой защиты. Обеспечивается минимальная длительность отключения от газовой защиты для исключения влияния дребезга контакта.

Отключающая ступень газовой защиты может быть переведена на сигнал с помощью оперативного переключателя, сигнальная ступень – на отключение с помощью программной накладки.

 УРОВ ВН

Устройство резервирования отказов выключателя ВН выполнено с контролем по току с использованием реле тока с малым временем возврата (не более 20 мс). При отказе выключателя УРОВ ВН осуществляет действие на отключение смежных выключателей через цепи ДЗШ. Предусмотрена возможность выполнения УРОВ с автоматическим действием на свой выключатель (действие «на себя») для проверки его исправности, или с контролем действия на электромагнит отключения по факту пропадания сигнала РПВ из автоматики управления выключателя.

 ТЗНП ВН

Токовая защита нулевой последовательности стороны ВН выполнена ненаправленной и действует на отключение через четыре выдержки времени: на отключение смежного трансформатора с разземленной нейтралью, деление ШСВ/СВ, отключение своего выключателя ВН и трансформатора со всех сторон. Предусмотрена ступень для отключения выключателя ВН при работе трансформатора с разземленной нейтралью, ввод данной ступени производится автоматически по факту отсутствия тока нулевой последовательности в нейтрали «своего» трансформатора и наличия его в нейтрали смежного трансформатора, а также пуска реле тока обратной последовательности ВН.

 МТЗ ВН

Максимальная токовая защита стороны ВН выполнена с пуском по напряжению сторон СН и НН и действует на отключение трансформатора со всех сторон. Предусмотрено включение реле тока МТЗ ВН на разность токов фаз. МТЗ ВН имеет до трех ступеней, одна из которых может использоваться в качестве токовой отсечки.

 МТЗ СН(НН)

Максимальная токовая защита стороны СН(НН) выполнена с пуском по напряжению СН(НН) и действует с первой выдержкой времени на отключение выключателя СН(НН), со второй – на отключение трансформатора со всех сторон. МТЗ СН(НН) имеет до трех ступеней, одна из которых используется для отключения выключателя СН(НН) с автоматическим ускорением при включении. Предусмотрена возможность выполнения третьей ступени с направленностью.

Типы трансформаторов и их параметры



Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12-15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощностью до 1000 MBА, на 330 кВ — 1250 MBА, на 500 кВ — 1000 MBА. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3х533 MBА, напряжением 750 кВ — 3х417 MBА, напряжением 1150 кВ — 3х667 MBА.

Рис.1. Принципиальные схемы трансформаторов
а — двухобмоточного, б — трехобмоточного,
в — с расщепленными обмотками низкого напряжения

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис.1,а,б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками (рис.1,в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330-500 кВ. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток XX; потери XX и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, установленных на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с обдувом, за номинальные условия охлаждения принимают естественно меняющуюся температуру наружного воздуха (для климатического исполнения У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с масляно-водяным охлаждением температура воды у входа в охладитель принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85). Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номинальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность каждой из сторон, имеющих между собой автотрансформаторную связь («проходная мощность»).

Трансформаторы устанавливают не только на открытом воздухе, но и в закрытых не отапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы также могут быть непрерывно нагружены на номинальную мощность, но при этом срок службы трансформатора несколько снижается из-за худших условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трех фазного трансформатора — это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трехфазную группу, соединенную в звезду, — это V/√3. При работе трансформатора под нагрузкой и подведении к зажимам его первичной обмотки номинального напряжения напряжение на вторичной обмотке меньше номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора и определяется отношением номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений:

В трехобмоточных трансформаторах определяется коэффициент трансформации каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и СН; СН и НН.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания u_K — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформаторе, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке. Таким образом, в каталогах приводятся три значения напряжения КЗ: u_кВ-Н, u_кВ-С, u_кС-Н.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно вьше активного (у небольших трансформаторов в 2-3 раза, а у крупных в 15-20 раз), то u_к в основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. взаимного расположения обмоток, ширины канала между ними, высоты обмоток. Величина u_к регламентируется ГОСТ в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем больше высшее напряжение и мощность трансформатора, тем больше напряжение КЗ. Так, трансформатор 630 кВА с высшим напряжением 10 кВ имеет u_к=5,5%, с высшим напряжением 35 кВ u_к=6,5%; трансформатор мощностью 80000 кВА с высшим напряжением 35 кВ имеет u_к=9 %, а с высшим напряжением 110 кВ u_к=10,5%.

Увеличивая значение u_к, можно уменьшить токи КЗ на вторичной стороне трансформатора, но при этом значительно увеличивается потребляемая реактивная мощность и увеличивается стоимость трансформаторов. Если трансформатор 110 кВ, 25 MBА выполнить с u_к=20% вместо 10%, то расчетные затраты на него возрастут на 15,7%, а потребляемая реактивная мощность возрастет вдвое (с 2,5 до 5,0 Мвар).

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь два исполнения по значению u_к в зависимости от взаимного расположения обмоток. Если обмотка НН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка СН — между ними, то наибольшее значение имеет u_кВ-Н, а меньшее значение u_кВ-С. В этом случае потери напряжения по отношению к выводам СН уменьшатся, а ток КЗ в сети НН будет ограничен благодаря повышенному значению u_кВ-Н.

Если обмотка СН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка НН — между ними, то наибольшее значение имеет u_кВ-С, а меньшее u_кВ-Н. Значение u_кС-Н останется одинаковым в обоих исполнениях.

Ток холостого хода I_x характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Р_x и короткого замыкания Р_к определяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для уменьшения их применяется электротехническая сталь с малым содержанием углерода и специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и др. с жаростойким изоляционным покрытием. В справочниках и каталогах приводятся значения Р_x для уровней А и Б. Уровень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б — с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В =1,5 Тл, f= 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе 250000 кВA, U=110 кВ (Р_x=200 кВт, Р_к=790 кВт), работающем круглый год (Т_max=6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43 % электроэнергии, пропущенной через трансформатор. Чем меньше мощность трансформатора, тем больше относительные потери в нем.

В сетях энергосистем установлено большое количество трансформаторов малой и средней мощности, поэтому общие потери электроэнергии во всех трансформаторах страны значительны и очень важно для экономии электроэнергии совершенствовать конструкции трансформаторов с целью дальнейшего уменьшения значений Р_х и Р_к.



110кВ Трехфазные силовые трансформаторы типа ТДТН, ТМТН » ООО «ЭЛИЗ»

Трансформаторы ТДТН, ТМТН трехфазные, трёхобмоточные, с естественной циркуляцией масла и принудительным обдувом (естественным охлаждением) воздухом, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН и с переключением без возбуждения (ПБВ) на стороне СН, предназначены для преобразования переменного тока напряжением 110 кВ в энергию среднего напряжения (35кВ) и низшего напряжения (6-10кВ) и поддержания заданного уровня напряжения в распределительных сетях как промышленных зон, так и в электрических сетях общего назначения.

Структура обозначения трансформаторов ТДТН, ТМТН: 

ТДТН, ТМТН-ХХХХХ/ХХХ У1:

• Т – трехфазный трансформатор.
• Д(М) – охлаждение с естественной циркуляцией масла и принудительной (естественной) воздуха.
• Т — трехобмоточный трансформатор
• Н – регулирование напряжения под нагрузкой РПН.
• ХХХХ – номинальная мощность трансформатора, кВА.
• ХХХ – класс напряжения обмотки высшего напряжения ВН, кВ.
• У(УХЛ)1 – климатическое исполнение У(УХЛ) и категория размещения 1 (ГОСТ15150-69).

 

     Регулирование напряжения ВН трансформаторов ТДТН, ТМТН  (РПН) осуществляется под нагрузкой переключающим устройством в нейтрали обмотки ВН в пределах +/- 8 x 1,5% от номинального напряжения. Регулированиенапряжения обмотки СН осуществляется без возбуждения (ПБВ) в пределах +/- 2 х 2,5%.  Трансформаторы масляные ТДТН, ТМТН имеют остов с трехстержневой шихтованной магнитной системой, собранной из листов холоднокатаной электротехнической стали по технологии «Step-Lap». Обмотки из медного провода цилиндрические, размещены на стержнях остова концентрически. Линейные и нейтральный вводы ВН, СН снабжены трансформаторами тока. Бак силового трансформатора ТДТН, ТМТН снабжается арматурой для заливки, отбора проб, слива и фильтрации трансформаторного масла, подключения системы охлаждения и вакуум-насоса.

Группы соединения обмоток силовых трансформаторов

1. Главная
2. Электрические машины
3. Группы соединения силовых трансформаторов

Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Теперь остановимся более подробно на группах соединения трансформаторов. Обмотки низкого, среднего и высокого напряжения трансформаторов могут соединяться по-разному – в треугольник, звезду, реже зигзаг, образуя схему соединения обмоток трансформатора.

Схема соединения – это сочетание схем соединения обмоток высшего и низшего напряжения для двухобмоточного трансформатора или обмоток высшего, среднего и низшего для трехобмоточного трансформатора. Однако, несмотря на различное соединение обмоток, схемы могут давать одинаковый сдвиг между одноименными векторами напряжения. Несколько схем, дающих одинаковый по величине угол сдвига фаз, образуют группу соединения.

Основных групп может быть 12. Для удобства представляют циферблат стрелочных часов. Каждой группе соответствует угол кратный 30 градусам от 0 до 360 градусов. Они отмечаются на циферблате часов, через один час, каждому часу соответствует сдвиг в 30 градусов. 360 градусов – 12 часов.

Групп 12 и имеется следующая закономерность – четные группы (2,4,6,8,10,12) образуются, если с высокой и низкой стороны одинаковое соединение (треугольник-треугольник, звезда-звезда). Нечетные группы (1,3,5,7,9,11) образуются, если с высокой и низкой сторон различное соединение (треугольник-звезда).

В ГОСТ 30830-2002 пишется, что вектор фазы А ВН откладывается параллельно и сонаправленно стрелке на 12 часов. Порядок фаз идет А-В-С, движение векторов на циферблате осуществляется против часовой стрелки.

Чтобы построить треугольник, сначала надо построить звезду, а потом вписать ее в треугольник.

Вот, например, двухобмоточный трехфазный трансформатор со схемой Y/Д-11, для примера. Где Y-значит звезда с высокой стороны, Д-треугольник с низкой стороны, между ними угол 360 градусов.

Если трансформатор трехобмоточный, то может быть (возьмем ради примера) Y0/Y/Д-12-5. Все как и в прошлом примере, только добавилась обмотка среднего напряжения. В этом примере обмотка ВН – звезда с нулем, СН – звезда, НН – треугольник. Сдвиг между обмотками ВН и СН – 12 часов, между ВН и НН – 11 часов (или 0 часов). Между СН и НН – 11 часов, про это писалось выше.

Существуют определенные действия с выводами обмоток, выполнив которые, можно добиться определенного результата группами трансформаторов.

• если по-порядку циклически перемаркировать фазы А-В-С(а-b-c) на В-С-А(b-c-a), то группа изменится на 4 (как в большую, так и в меньшую сторону)
• двойная перемаркировка двух фаз, на стороне ВН и НН, изменяют нечетную группу на плюс минус 2
• если поменять местами две фазы на одной из сторон (ВН или НН), то трансформатор потеряет группу и его запрещено будет включать на параллельную работу с другим трансформатором

Схемы групп соединения обмоток 3ф. 2обм. трансформаторов

Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.

Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.

12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)

Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12

11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)

Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11

10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)

Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10

9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)

Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9

8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)

Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8

7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)

Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7

6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)

Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6

5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)

Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5

4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)

Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4

3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)

Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3

2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)

Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2

1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)

Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1

Укажем некоторые особенности отдельных схем:

Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;

Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.

Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;

Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.

Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.

Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.

(PDF) Обработка трехобмоточных трансформаторов и нагрузок при анализе короткого замыкания методом суммирования проводимости

IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 18, NO. 3, АВГУСТ 2003 г. 993

Обработка трехобмоточных трансформаторов и

нагрузок при анализе короткого замыкания с помощью метода суммирования пропускной способности

Мирко Тодоровски и Драгослав Райчич, старший член IEEE

Аннотация — Метод суммирования допустимых значений эффективен

Анализ короткого замыкания радиальных и слабосвязанных сетей.

Он особенно эффективен, если все нагрузки узла могут быть представлены как

любая комбинация постоянного импеданса и постоянного тока

компонента нагрузки. Однако в существующей литературе

не может найти никакого объяснения, как обращаться с силовым трансформатором при таком подходе

. По этой причине в данной статье были разработаны соответствующие уравнения

вместе с процедурой разработки

матрицы проводимости трехобмоточного трансформатора.Кроме того,

была предложена процедура обработки произвольного груза. Было проведено

большого количества тестов, и результаты были сравнены

с результатами, полученными ранее опубликованным методом. В качестве иллюстрации

представлены некоторые результаты для токов единичного короткого замыкания

. Можно сделать вывод, что предлагаемый подход делает

методом суммирования проводимости, способным должным образом учесть

всех элементов сети.

Ключевые слова — метод суммирования пропускной способности, гибридная компенсация.

метод измерения, трехобмоточный трансформатор, анализ короткого замыкания, трехфазная сеть

, двухобмоточный трансформатор.

I. ВВЕДЕНИЕ

Метод

для несбалансированной радиальной и слабосвязанной сети

анализа, использующий трехфазное представление, был введен

в [1]. Следуя идеям из [1], в [2] был разработан метод анализа коротких замыканий в распределительных сетях.Оба метода

основаны на подходе гибридной компенсации, который

очень эффективен при анализе радиальной и слабоячеистой сети.

В [3] объясняется моделирование трансформатора, соответствующее методу из

[2]. В подходе к анализу короткого замыкания из [2],

было предложено представлять нагрузки как постоянные импедансы. В таком случае в

весьма выгодно применить метод суммирования проводимости

[4].

В этой статье представлены два новых вклада в метод анализа короткого замыкания из [4].Первый — это представление нагрузки

параллельной цепью полной проводимости (импеданса)

и генератора тока. Второй — введение уравнений

, которые позволяют управлять двухобмоточными и трехобмоточными трансформаторами

в прямой и обратной развертках метода суммирования допуска

. matrixis knownin ad-

Рукопись получена 9 января 2003 г.

М. Тодоровски работает в Исследовательском центре энергетики и информатики Македонской академии наук и искусств

, Скопье 1000, Македония (электронная почта:

[email protected]).

Д. Радичич работает на факультете электротехники Университета, Скопье

1000, Македония (электронная почта: [email protected]).

Идентификатор цифрового объекта 10.1109 / TPWRS.2003.814850

vance. Эта матрица может быть получена с помощью процедуры, представленной

в Приложении A.

Хорошие характеристики подхода к анализу коротких цепей

, основанного на методе суммирования проводимости, является основной причиной

того, что этот метод является конкурентоспособным, особенно для онлайн-анализа

радиальной и слабосвязанной сети. Некоторые из его функций

следующие.

• Процедура не итеративна, если нагрузки имеют постоянный импеданс

или они состоят из постоянного импеданса

и / или составляющей нагрузки постоянного тока.

• Любое значение импеданса в месте повреждения (т. Е. Повреждения

,

,

,

и) можно очень легко учесть в счетчике ac-

(см. Приложение B).

• Нет необходимости вводить какой-либо дополнительный цикл для моделирования неисправности

.

• Эквивалентная матрица импеданса Тевенина должна быть сформирована и разложена на множители только один раз, и ее можно использовать

без каких-либо изменений в предаварийном анализе и послеаварийном анализе

(т.е., не зависит от места повреждения).

• Тип неисправности и количество одновременных неисправностей

практически не влияют на время расчета.

II. L

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Мы используем трехфазное представление сетевых элементов как

в [1]. Узловые напряжения и токи ответвления / нагрузки представлены векторами размерности 3

1. Ветвь моделируется матрицей импеданса

3

3 (верхние индексы a, b, c обозначают координаты фазы

опущено).Составляющая постоянной полной проводимости

нагрузки в узле

представлена ​​3 3 матрицей полной проводимости

, а составляющая постоянного тока нагрузки в узле

представлена ​​вектором размерности 3

1. повреждение в месте расположения —

, представленное матрицей допустимых ошибок 3

3 (см. Приложение B).

Рассмотрим общий случай, в котором комплексная нагрузка на узле

может быть смоделирована как

(1)

(2)

, где

— комплексная нагрузка на узле в фазе

при ед. и

.Обратите внимание, что комплексные величины в этой статье:

показаны подчеркнутыми.

0885-8950 / 03 $ 17.00 © 2003 IEEE

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 сети с заземлением 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 обеспечивает большое количество несимметричных нагрузок, треугольник первичной обмотки обеспечивает лучший баланс тока для первичного источника.

---

Соединение треугольник-треугольник

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% от трехфазной мощности трансформатора кВА. 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 питания с эффективным заземлением.
3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной заземленной сети с заземленным XO.
4. Трехфазные трансформаторы с таким 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 частоты и гармоник 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 называется смещением нулевой фазы (угловым). 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

Фазовый трансформатор

— обзор

Влияние сдвига фаз соединения обмоток на напряжения и токи последовательности

Теперь будет рассмотрено влияние сдвига фаз трехфазного трансформатора на токи и напряжения последовательности. Наличие фазового сдвига между первичным и вторичным напряжениями и токами трансформатора зависит от соединения первичной и вторичной обмоток трансформатора.Для трансформаторов с соединением обмоток звезда-звезда или треугольник-треугольник первичные и вторичные токи и напряжения в каждой из трех фаз совпадают по фазе или не совпадают по фазе, т. Е. Обмотки соединены таким образом, что сдвиги фаз либо 0 °, либо ± 180 °. Первый случай показан на рис. 14.4 (a) и (b). В британской практике и в практике Международной электротехнической комиссии используются номер и символ «векторной группы». В символе Yd1 заглавные и строчные буквы Y и d обозначают соединения звездой обмотки ВН и треугольником обмотки НН соответственно, а цифра 1 указывает сдвиг фазы на -30 ° при использовании опорного тактового сигнала 12 × 30 °.Например, 0 ° означает 12 часов, 180 ° означает 6 часов, -30 ° означает 1 час и + 30 ° означает 11 часов.

На рисунке 4.14 фазовый сдвиг 0 ° достигается за счет того, что параллельные обмотки, то есть одинаковые фазовые обмотки, связаны одним и тем же магнитным потоком. Рисунок 4.14 также показывает, что отсутствие фазовых сдвигов в фазных токах и напряжениях также преобразуется в PPS и NPS, токи и напряжения. Следовательно, наличие таких трансформаторов в трехфазной сети не требует специальной обработки в сформированных сетях PPS и NPS в сбалансированных или несбалансированных условиях.Следует отметить, что для обмотки треугольником, хотя физическая нейтральная точка не существует, напряжение от каждого вывода фазы к нейтрали все еще существует, потому что сеть, к которой подключена обмотка треугольником, на практике будет содержать нейтральную точку.

Рисунок 4.14. Фазовые сдвиги напряжения PPS и NPS для трансформаторов, подключенных к Yy0 и Dd0

В случае трансформаторов с обмотками, соединенными по схеме звезда-треугольник (или треугольник-звезда), напряжения и токи на стороне обмотки звезды будут сдвинуты по фазе на ± 30 °. угол по отношению к тем, что на стороне треугольника (или наоборот, в зависимости от выбранной ссылки).Согласно британской практике, Yd11 приводит к тому, что напряжения PPS между фазой и нейтралью на стороне звезды отстают на 30 ° от соответствующих напряжений на стороне треугольника. Кроме того, Yd1 приводит к тому, что напряжения PPS между фазой и нейтралью на стороне звезды опережают соответствующие напряжения на стороне треугольника на 30 °. Примеры векторных диаграмм, показанных на рисунке 4.15 для Yd1 и Yd1 1, иллюстрируют этот эффект.

Рисунок 4.15. Сдвиги фаз напряжения PPS и NPS для трансформаторов Yd1 и Yd11

Для последовательности или чередования фаз RB Y / rby NPS, рисунок 4.15 также показано влияние Yd1 и Yd11 на фазовые сдвиги NPS и показано, что теперь они поменялись местами. Эти фазовые сдвиги также применимы к токам PPS и NPS в этих обмотках, поскольку фазовые углы токов относительно связанных с ними напряжений определяются только сбалансированным импедансом нагрузки. Таким образом, если напряжения и токи PPS сдвинуты на + 30 °, соответствующие напряжения и токи NPS сдвинуты на -30 ° и наоборот, в зависимости от указанного соединения и фазового сдвига, т.е.е. Ярд1 или Ярд11. Математически это выводится для трансформатора Yd1, показанного на рис. 4.15, где n — это отношение витков, как показано ниже. Ток красной фазы в амперах, вытекающий из фазы r обмотки d, равен I _r = n ( I _R — I _B ). Используя уравнение (2.9a) из главы 2 для фазных токов и отмечая, что IRZ = 0, поскольку синфазные токи ZPS не могут выйти из обмотки d, мы можем записать

Ir = n [(1-h) IRP + (1-h3 ) IRN] = n3IRPe-j30o + n3IRNej30o

или

Ir = IrP + IrN

, где

(4.18a) IrP = n3IRPe-j30o иIrN = n3IRNej30o

или

(4.18b) IrP = 1n3IrPej30o иIRN = 1n3IrNe-j30o

или в единицах, где n = 13,

IRNej30, IrP = 4,11, IrPe, 9000, IrP = 13, IrPe = 4,11 -j30o

Аналогично, из рисунка 4.15, напряжение фаза-нейтраль в вольтах на фазе R звездообразной обмотки составляет

VR = n (Vr-Vy)

и используется уравнение (2.9b) для фаз r и y. напряжений, имеем

VR = n [(1-h3) VrP + (1-h) VrN] = n3VrPej30o + n3VrNe-j30 °

или

VR = VRp + VRN

, где

(4.19a) VRP = n3Vrpej30o иVRN = n3VrNe-j30o

или

(4.19b) VrP = 1n3VRpe-j30o и VRN = 1n3VRNej30o

или в единицах, где n = 13,

e

Читателю предлагается вывести уравнения для трансформатора Yd11.

Американский стандарт для обозначения выводов обмоток на трансформаторах звезда-треугольник требует, чтобы напряжения фаза-нейтраль PPS (NPS) на обмотке высокого напряжения опережали (отставали) соответствующие напряжения фаза-нейтраль PPS (NPS). обмотка низкого напряжения.Это так, независимо от того, находится ли обмотка звезды или треугольника на стороне высокого напряжения. С точки зрения анализа последовательности это означает, что при переходе от низкого напряжения к стороне высокого напряжения трансформатора звезда-треугольник или треугольник-звезда, напряжения и токи PPS должны увеличиваться на 30 °, тогда как напряжения и токи NPS должны увеличиваться. отставать на 30 °. Интересно отметить следующее наблюдение относительно британских и американских стандартов. В американской практике, когда звездой в трансформаторе звезда-треугольник является обмотка высокого напряжения, это соответствует, с точки зрения сдвига фаз, Yd1 в британской практике.Однако, когда в американской практике обмотка треугольником в трансформаторе звезда-треугольник является обмоткой высокого напряжения, это соответствует с точки зрения сдвига фаз Yd11 в британской практике.

С точки зрения анализа неисправностей в сетях энергосистем, использующих сети PPS и NPS, обычно изначально «игнорируют» фазовые сдвиги, вносимые всеми трансформаторами звезда-треугольник, принимая их за эквивалентные трансформаторы звезда-звезда, и рассчитывают на этой основе упорядочить напряжения и токи.Затем, отметив расположение в сети таких трансформаторов со звездой-треугольником, можно легко применить соответствующие фазовые сдвиги, используя приведенные выше уравнения, которые подходят для указанного трансформатора Yd.

трехобмоточный% 20мощность% 20 ​​паспорт трансформатора и примечания по применению

RRMH Реферат: asea transformer asea rydsa 20-3 RRMH ASEA RYDSA20 rrmvb2 rydsa asea RRME расчет резистора заземления трансформатора RRME Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	HSFEDC54 5IW19SI RRMH Трансформатор Asea Asea rydsa 20-3 RRMH ASEA RYDSA20 rrmvb2 rydsa asea RRME расчет резистора заземления трансформатора RRME
2002 — модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР Аннотация: трехобмоточный трансформатор spice model mesh TRANSFORMER offline switchmode -flyback SUBCKT XFMR 1 2 3 4.RP 1 2 1MEG 3-фазная специя для преобразования d-q 1N4937 специя pspice модель power TRANSFORMER xfmr spice AN1679 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	AN1679 / D BP1112 r14525 модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР трехобмоточный трансформатор сетка для специй TRANSFORMER автономный режим переключения -flyback ПОДПИСЬ XFMR 1 2 3 4. RP 1 2 1MEG 3 фазы в d-q преобразование специй 1N4937 pspice специя модель силового ТРАНСФОРМАТОРА xfmr специя AN1679
2002 — модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР Аннотация: AN1679 Christophe Basso трехобмоточный трансформатор Spice model xfmr SEM500 spice model mesh TRANSFORMER spice model of power TRANSFORMER spice model 1n4148 Severns Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	AN1679 / D BP1112 r14525 модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР AN1679 Кристоф Бассо трехобмоточный трансформатор Модель Spice xfmr SEM500 сетка для специй TRANSFORMER специя модель силового ТРАНСФОРМАТОРА специя модель 1н4148 Севернс
2005 — трансформатор трехобмоточный Реферат: spice модель трехфазный трансформатор трехобмоточный силовой трансформатор Spice модель xfmr преобразование 3 фаз в d-q spice коммутационная обмотка трансформатора Christophe Basso конструкция трансформатора smps IC SEM 2005 SUBCKT XFMR 1 2 3 4.RP 1 2 1MEG Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	AN1679 / D трехобмоточный трансформатор модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР силовой трехобмоточный трансформатор Модель Spice xfmr 3 фазы в d-q преобразование специй обмотка коммутирующего трансформатора Кристоф Бассо конструкция трансформатора smps IC SEM 2005 ПОДПИСЬ XFMR 1 2 3 4. RP 1 2 1MEG
Схема подключения автотрансформатора на три фазы Реферат: asea RADSE RXDSE Дифференциальная защита трансформатора RADSE RADSE asea ri 5A реле трехобмоточный силовой трансформатор RXDSE43 RK 626-101 E Трехобмоточный фазосдвигающий трансформатор Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	RXDSE43 315-AF 315-CE С-721 Схема подключения автотрансформатора на три фазы asea RADSE RXDSE Дифференциальная защита трансформатора RADSE RADSE реле asea ri 5A силовой трехобмоточный трансформатор РК 626-101 Э 3-х обмоточный фазовращающий трансформатор
spice модель трехфазный ТРАНСФОРМАТОР Реферат: Spice model xfmr xfmr spice alimentation decoupage spice model 1n4148 трехобмоточный трансформатор Christophe Basso SUBCKT XFMR 1 2 3 4.РП 1 2 1МЭГ 1N4148 MUR1100E Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	AN1679 / D AN1679 R38010 модель spice трехфазный ТРАНСФОРМАТОР Модель Spice xfmr xfmr специя питание декупаж специя модель 1н4148 трехобмоточный трансформатор Кристоф Бассо ПОДПИСЬ XFMR 1 2 3 4. RP 1 2 1MEG 1N4148 MUR1100E
Трансформатор силовой трехобмоточный Аннотация: Расчет трансформатора трансформатора RTXP24 40 МВА ret 521 Yy0 векторной группы 2.Расчет трансформатора 5 мВА дифференциального реле трансформатора DY11 с векторной группой вставки CT E-max MOTHERBOARD MANUAL Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	020-BEN SE960158) 010-BEN 001-BEN 015-BEN SE-721 силовой трехобмоточный трансформатор RTXP24 Трансформатор 40 МВА расчет трансформатора ret 521 Yy0 векторная группа Трансформатор 2,5 мВА расчет дифференциального реле трансформатора Векторная группа DY11 промежуточный КТ E-max MOTHERBOARD РУКОВОДСТВО
Трансформатор силовой трехобмоточный Аннотация: Yy0 векторная группа DY11 векторная группа RTXP24 Расчет трансформатора ret 521 трехобмоточный трансформатор на единицу Параметры силовых трансформаторов мощностью 500 МВА автоматический фазовращатель E-max MOTHERBOARD MANUAL 1MRK 000 508-BB Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	042-BEN SE960158) SE-721 силовой трехобмоточный трансформатор Yy0 векторная группа Векторная группа DY11 RTXP24 расчет трансформатора ret 521 трехобмоточный трансформатор на единицу Параметры силовых трансформаторов 500 МВА автоматический фазовращатель E-max MOTHERBOARD РУКОВОДСТВО 1MRK 000 508-BB
трансформатор трехобмоточный Аннотация: Трансформатор 12 В переменного тока 750 мА Янтарные светодиоды Трансформатор переменного тока 750 мА Ссылка на обмотку трансформатора APP4387 Электронный трансформатор LED 12 В неизолированный светодиодный драйвер Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	MAX16801 400 В постоянного тока 400 мА.MAX16801 400 В постоянного тока) com / an4387 MAX16801: AN4387, APP4387, Appnote4387, трехобмоточный трансформатор Трансформатор переменного тока 12 В, 750 мА Янтарные светодиоды Трансформатор переменного тока 750 мА ссылка обмотки трансформатора APP4387 электронный трансформатор LED 12v неизолированный светодиодный драйвер
GE Power Management, многоязычный SR 745 Реферат: Многополюсное реле GE 750 GE Power Management многоканальное реле SR 750 Многопозиционное реле GE 745 многоканальное C37-90 745 BS142 автоматическое трехфазное реле многоканального переключения Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	808785E3 GE Power Management многополюсный SR 745 GE Multilin 750 GE Power Management многополюсный SR 750 реле GE 745 многослойный C37-90 многослойный 745 BS142 автоматический трехфазный чейнджер реле многополюсное
Параметры силовых трансформаторов 500 МВА Реферат: Многократный мониторинг трансформаторного масла 1MRK000 с автоматическим отключением цепи автоматический трехфазный преобразователь трехобмоточный силовой трансформатор расчет трансформатора ret 521 RTXP 24 файл автоматического фазовращателя 500 МВА силовые трансформаторы автоматический преобразователь фазы Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	1MRK504 001-BEN SE960158) 010-BEN 015-BEN 1MRK511 057-БЕН Параметры силовых трансформаторов 500 МВА 1MRK000 многократный контроль трансформаторного масла с автоматическим отключением цепи автоматический трехфазный чейнджер силовой трехобмоточный трансформатор расчет трансформатора ret 521 RTXP 24 файл с автоматическим переключением фаз Силовые трансформаторы 500 МВА автоматический фазовращатель
Расчет трансформатора рет 521 Реферат: файл автоматического переключателя фаз 0-12 1a трансформатор понижающего коэффициента передаточного отношения обмотки автоматического переключателя фаз трансформатор ответвлений mva BO-02 3-х фазный автоматический переключатель фазы нейтрали и земли расчет кривых отключения АББ Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	012-BEN SE960158) 010-BEN 001-BEN 015-BEN 057-БЕН С-721 расчет трансформатора ret 521 файл с автоматическим переключением фаз Трансформатор 0-12 1а понижающий коэффициент обмотки трансформатора автоматический фазовращатель ответвительный трансформатор мва БО-02 3-х фазный автоматический переключатель фаз расчет нейтрали и земли Кривые отключения АББ
CJ2W Реферат: rydsa rril трехфазное RRIL-23 rril asea Реле частоты типа RFA трехобмоточный трансформатор asea relay RREL 24 Relay 87M asea Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF
2004 — smps с tl431 и pc817 Аннотация: Прикладной трансформатор Viper22 e19 Принципиальная схема VIPer22A SMPS 12V 10A Конструкция трансформатора viper22a tl431 и pc817 sharp оптопара PC817 VIPER22 ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ Принципиальная схема источника питания smps 5v Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	AN2097 VIPer22A smps с tl431 и pc817 Приложение Viper22 трансформатор e19 Принципиальная схема VIPer22A Схема ИИП 12В 10А конструкция трансформатора viper22a tl431 и pc817 острый оптопара PC817 ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ VIPER22 Схема блока питания smps 5v
RET316 Аннотация: HESG448750M0002 CAP316 500RIO11 316BM61b 1MRB380084 1MRB520051-Uen 316DB63 ABB RET 316 K24E Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	RET316 1MRK504007-Бен 316 / RET316 CAP316 XS92b RIO580 CH-5400 1MRB520051-Uen HESG448750M0002 500RIO11 316BM61b 1MRB380084 1MRB520051-Uen 316DB63 ABB RET 316 K24E
1999 — Схема LM2596 Аннотация: понижающий трансформатор 12 В, обратный трансформатор 12 В постоянного тока Применение LM2596 LM2596 LM25963 AN-1081 218A 1N459 lm2596 3.3 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	LM2596 Схема LM2596 Понижающий трансформатор 12в обратный трансформатор 12 в постоянного тока Приложение LM2596 LM25963 Ан-1081 218A 1N459 lm2596 3,3
2002 — схема LM2596 Реферат: стабилизаторы отрицательного напряжения 3.3v UPL1h321MPH UPL1V470MPH UPL1J271MRH LM79L05 трехобмоточный трансформатор обратноходовой трансформатор 12v dc LM78L05 AN-1081 Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	LM2596 Ан-1081 Схема LM2596 регуляторы отрицательного напряжения 3.3в UPL1h321MPH UPL1V470MPH UPL1J271MRH LM79L05 трехобмоточный трансформатор обратный трансформатор 12 в постоянного тока LM78L05 Ан-1081
1MRK000614-AB Аннотация: DY11 векторный групповой расчет трехобмоточного трансформатора ret 521 ABB TMAX T4 обратные нормальные кривые максимального тока реле IEC 61000-4-3 уровень RTXP24 Yy0 векторный групповой расчет уставки дифференциального реле трансформатора Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	013-BEN SE960158) 010-BEN 001-BEN 015-BEN SE-721 1MRK000614-AB Векторная группа DY11 трехобмоточный трансформатор расчет трансформатора ret 521 ABB TMAX T4 обратные нормальные характеристики реле максимального тока Уровень IEC 61000-4-3 RTXP24 Yy0 векторная группа расчет уставки дифференциального реле трансформатора
Расчет трансформатора рет 521 Аннотация: Реле максимального тока 1MRK000284-AB, обратные нормальные кривые, трансформатор, трехобмоточный трансформатор, 2 мВА Transformer Control, Multi Tap, 500 ВА, пусковой реактор, 20 кВ, DY11, векторная группа, RTXP24, шунтирующий реактор Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	035-BEN SE-721 расчет трансформатора ret 521 1MRK000284-AB обратные нормальные характеристики реле максимального тока трансформатор 2 мВА трехобмоточный трансформатор Управление трансформатором, Multi Tap 500 ВА пусковой реактор 20 кВ Векторная группа DY11 RTXP24 шунтирующий реактор
BROWN BOVERI Реле руководство Аннотация: ABB NI 40 Релейный трансформатор с ручным управлением РПН RAYA ABB rxce 41 Релейный ручной трехфазный автоматический переключатель фазы RXCE 4 Файл с автоматическим переключателем фазы ABB NI 41 Настройки реле RXTNB21 автоматический трехфазный переключатель Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	1MDB04011â 162-DA 162-DAA 4U-36C RK821 021-AA 021-AB 021-AC 1MDB09004-EN BROWN BOVERI Реле руководство ABB NI 40 Руководство по реле трансформатор управления отводом RAYA ABB rxce 41 Руководство по реле 3-х фазный автоматический переключатель фаз RXCE 4 файл с автоматическим переключением фаз ABB NI 41 Настройки реле RXTNB21 автоматический трехфазный чейнджер
2013 — трансформатор 330 МВА Реферат: распределительное устройство merlin gerin трансформатор schneider трансформатор 100 мВА распределительные трансформаторы Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	150195C; PGE210184; EC008813; C2356 SEAU26703 SAUENGPRODUCT13 трансформатор 330 МВА распределительное устройство merlin gerin трансформатор шнайдера Трансформатор 100 мВА распределительные трансформаторы
Расчет резистора заземления трансформатора Реферат: abb rxdsb 4 RK 626-101 E трехобмоточный силовой трансформатор asea RADSB radsb rxdsb 4 esp 110 трансформатор 10 мВА реле сигнала RXDSB 4 ASEA Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF	625-3QQ расчет резистора заземления трансформатора abb rxdsb 4 РК 626-101 Э силовой трехобмоточный трансформатор asea RADSB radsb rxdsb 4 особенно 110 Трансформатор 10 мВА сигнальное реле RXDSB 4 ASEA
RT22A Аннотация: Siemens RT22A REYROLLE 2C21 RQ4 aeg ddgt 2c21 * RELAY asea transformer 2C21 westinghouse transformer westinghouse relay Текст: нет текста в файле	Сканирование OCR	PDF
напильник с автоматическим переключением фаз Реферат: 3-х фазный автоматический фазовращатель автоматический фазовращатель промежуточный трансформатор тока автоматический 3-фазный переключатель ABB rxce 41 Реле ручное SLmf регулирующий трансформатор RAYA RXCE 4 промежуточное реле Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	006-BEN 010-BEN 1MDU04011-EN SE-721 файл с автоматическим переключением фаз 3-х фазный автоматический переключатель фаз автоматический фазовращатель промежуточный КТ автоматический трехфазный чейнджер ABB rxce 41 Руководство по реле SLmf трансформатор управления отводом RAYA RXCE 4 промежуточное реле
РЭБ500 Реферат: 1MRB380084R0003 Британский стандарт BS 142.1966 1KHL020347-AEN схема защиты трансформатора 500OCC03 500CU03 1MRB520292-Uen 500BU03 REB500-BU03-V75-C Текст: нет текста в файле	Оригинал	PDF	REB500 REB500sys 1MRB520308-Бен REB500sys 1KHL020347-AEN 1MRB380084R0003 Британский стандарт BS 142.1966 1KHL020347-AEN схема защиты трансформатора 500OCC03 500CU03 1MRB520292-Uen 500BU03 REB500-BU03-V75-C

Основы трансформаторов.(часть 5)

Очень важно точное обозначение выводов или выводов. Маркировка клемм и расположение катушек, а также то, как мы фактически заделываем выводы обмотки, влияют на определенные параметры.

Аддитивное и вычитающее напряжение

На рис. 1 мы видим графическое изображение однофазного трансформатора с первичной и вторичной обмотками. Обратите внимание, что первичные выводы обозначены «h2» и «h3», а вторичные обозначены «X1» и «X2». Эти обозначения широко распространены в отрасли и хорошо известны.Цифры «1» и «2» указывают поляризацию напряжения.

Присмотревшись, мы замечаем, что «h2» и «X1» обозначают начало (обозначено буквой «S») первичной и вторичной обмоток, соответственно, а «h3» и «X2» обозначают их окончание (отмечено буквой «S»). буква «F») соответственно.

Аддитивное напряжение. Если клемма X1 подключена к клемме h3, напряжения первичной и вторичной обмоток складываются. Таким образом, общее напряжение между X1 и h3 составляет 600 В (480 В плюс 120 В).Как мы видим, это соединение дает такое же напряжение, как если бы была только одна обмотка, но с тем же числом витков, что и первичная обмотка плюс вторичная обмотка. Все, что мы сделали, это соединили начало одной обмотки с концом другой.

Обратите внимание, что на рис. 1 обе катушки намотаны в одном направлении. Такое расположение катушек и выводов называется аддитивным напряжением.

Напряжение вычитания. Предположим, катушки нашего трансформатора намотаны в противоположных направлениях или один набор маркеров перевернут, и мы делаем такое же соединение (от X1 до h3).Что тогда будет? Глядя на рис. 2, мы видим именно такой сценарий: вторичная обмотка намотана в обратном направлении, как показано на рис. 1. Теперь напряжение между h2 и X2 составляет 360 В (480 В минус 120 В). Трансформатор, показанный на рис. 2, имеет вычитающее напряжение.

Концевые заделки катушек

Концевая заделка катушки трансформатора обычно выполняется с концом катушки, закрепленным на поверхности самой катушки с образованием клеммы, соединенной с отрезком изолированного кабеля, называемым проводом, или прикрепленным к клеммам на клеммной колодке.

На проводах меньшего размера AWG используется цветовая кодировка. На выводах большего размера используются маркеры проводов. Если выводы подсоединены к клеммным колодкам, сами клеммы могут иметь штамп для идентификации или какой-либо вид идентификатора может быть размещен рядом с клеммой.

Многокатушечные трансформаторы

На рис. 3 мы видим однофазный трансформатор с несколькими первичными и вторичными обмотками. Фактически, как первичная, так и вторичная обмотки имеют две катушки, что называется последовательной схемой.Если мы подключим h3 к h4, h5 к X1 и X2 к X3, мы получим одну обмотку, имеющую напряжение, равное сумме напряжения каждой отдельной обмотки.

Допустим, мы подключаем X1 к X4; что случилось бы? Что ж, напряжение между X2 и X3 будет равно нулю, поскольку катушки соединены друг против друга. Это называется раскряжевкой.

Давайте рассмотрим пример задачи, чтобы увидеть, как все вышеперечисленное применимо.

Пример задачи

Предположим, что наш трансформатор на рис. 3 имеет первичную обмотку 240/480 В и вторичную обмотку 120/240 В.Если мы соединим первичные обмотки последовательно, вторичные обмотки параллельно и h5 к X4, какое максимальное напряжение может быть приложено между h2 и X1: a) 240 В, b) 360 В, c) 480 В или d) 600 В. ?

Поскольку первичные обмотки соединены последовательно, первичное напряжение составляет 480 В (дважды по 240 В), а поскольку вторичные обмотки соединены параллельно, вторичное напряжение составляет 120 В. Принимая во внимание вышесказанное, наш ответ действительно зависит от того, помогает ли секция 120 В или противодействует 480 В.Помните, как мы соединили h5 и X4 вместе? Поскольку эти два вывода являются отделкой обмотки, результирующее напряжение такое же, как если бы количество витков на 120 В было вычтено из обмотки 480 В. Таким образом, правильный ответ — 360В.

На самом деле, конфигурация подключения, указанная в нашей задаче, является трудным способом получить входной трансформатор на 360 В, поскольку, по сути, вы тратите впустую вторичную обмотку 120 В, а также 120 В первичной обмотки. Лучше всего подключить первичную обмотку параллельно на 240 В.Затем, если первичные выводы h3, h5 подключены к вторичным выводам X1, X3, напряжения добавятся к 360 В (240 В плюс 120 В). Входные линии 360 В будут подключены к h2, h4 и X2, X4. Такое соединение можно использовать в качестве автотрансформатора для преобразования 360 В в 120 или 240 В.

ТРАНСФОРМАТОРЫ — прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножить или разделить напряжение и ток в цепях переменного тока.Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния реальностью, поскольку напряжение переменного тока может быть «повышено», а ток «понижен» для снижения потерь мощности сопротивления проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) уровни напряжения снижаются трансформаторами для более безопасной работы и менее дорогостоящего оборудования.

Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

И наоборот, трансформатор, предназначенный для работы с точностью до наоборот, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз рассмотрим фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Рис. 8.1. Поперечное сечение трансформатора, показывающее первичную и вторичную обмотки, имеет высоту несколько дюймов (приблизительно 10 см).

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое число витков первичной обмотки и низкое число витков вторичной обмотки. В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность.Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена ​​из провода меньшего сечения.

Обратимость работы трансформатора

В случае, если вам интересно, возможно использовать любой из этих типов трансформаторов в обратном направлении (питание вторичной обмотки от источника переменного тока и обеспечение питания нагрузки первичной обмоткой) для выполнения противоположной функции: может функционировать повышающий как понижение и виза-верса.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были спроектированы для конкретных рабочих диапазонов напряжения и тока, поэтому, если трансформатор должен использоваться «в обратном направлении», как это должны использоваться в пределах исходных проектных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы не оказаться неэффективным (или чтобы не повредить из-за чрезмерного напряжения или тока!).

Таблички со строительной маркировкой трансформатора

Трансформаторы часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие — к вторичной.В электроэнергетике, чтобы избежать путаницы, в электроэнергетике используется обозначение «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения низковольтной обмотки. Следовательно, у простого силового трансформатора будут провода с маркировкой «H ₁ », «H ₂ », «X ₁ » и «X ₂ ». Обычно это имеет значение для нумерации проводов (H ₁ по сравнению с H ₂ и т. Д.), который мы рассмотрим немного позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «скачкообразно изменяются» в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вы вспомните, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и поймете, что трансформаторы не могут производить мощность , а только преобразовывают ее. . Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем потребляло, нарушило бы закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована.Как и в случае с первым рассмотренным нами примером трансформатора, эффективность передачи энергии от первичной к вторичной стороне устройства очень хорошая.

Практическое значение этого становится более очевидным, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения / тока могло быть достигнуто только за счет использования двигателей / генераторных установок. Чертеж двигателя / генераторной установки показывает основной принцип: (рисунок ниже)

Рисунок 8.2 Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, который предназначен для выработки требуемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя. Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше. Кроме того, поскольку для двигателей / генераторных установок явно требуются движущиеся части, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность.С другой стороны, трансформаторы способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высоким КПД без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что моторные / генераторные установки не обязательно были заменены трансформаторами для всех приложений . Хотя трансформаторы явно превосходят мотор-генераторные установки для преобразования переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот.Электродвигатели / генераторные установки могут выполнять все эти задачи с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механических факторов.

Мотор-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если подача питания двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора на короткое время. длительность, таким образом изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «сбоев» в основной энергосистеме.

Анализ работы повышающего и понижающего трансформатора

Обмотка с большей индуктивностью имеет более высокое напряжение и меньший ток, чем другая. Поскольку две катушки индуктивности намотаны вокруг одного и того же материала сердечника в трансформаторе (для наиболее эффективной магнитной связи между ними), параметры, влияющие на индуктивность для двух катушек, равны, за исключением количества витков в каждой катушке. Если мы еще раз посмотрим на нашу формулу индуктивности, мы увидим, что индуктивность пропорциональна квадрату числа витков катушки:

[латекс] L = \ frac {N ^ 2µA} {I} [/ латекс]

Где,

[латекс] L = \ text {индуктивность катушки Генри} [/ латекс]

[латекс] N = \ text {Количество витков в катушке провода (прямой провод = 1)} [/ латекс]

[латекс] \ mu = \ text {Проницаемость основных материалов (абсолютная, а не относительная)} [/ латекс]

[латекс] A = \ text {Площадь рулона в квадратных метрах} [/ латекс]

[латекс] I = \ text {Среднее значение рулона в метрах} [/ латекс]

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности должны иметь отношение витков катушки 10: 1, поскольку 10 в квадрате равняется 100.Это похоже на то же соотношение, которое мы обнаружили между первичным и вторичным напряжениями и токами (10: 1), поэтому мы можем, как правило, сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками.

Рисунок 8.3 Пример понижающего трансформатора.

Понижающий трансформатор: (много витков: несколько витков).

Эффект повышения / понижения передаточных чисел катушки в трансформаторе аналогичен передаточным числам зубчатых колес в механических зубчатых передачах, преобразуя значения скорости и крутящего момента почти таким же образом: Рисунок 8.4 Редукторная передача снижает крутящий момент, одновременно увеличивая скорость.

Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения электроэнергии могут быть гигантскими по сравнению с показанными ранее силовыми трансформаторами, причем некоторые блоки могут достигать высоты дома. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:

Рисунок 8.5 Трансформатор подстанции.

Существуют приложения, в которых необходима электрическая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока.В этих случаях используются трансформаторы под названием изолирующие трансформаторы с коэффициентами трансформации 1: 1. Настольный изолирующий трансформатор показан на рисунке ниже.

Рисунок 8.6 Разделительный трансформатор изолирует питание от линии питания.

Поскольку трансформаторы в основном являются устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Мы можем построить кривые для первичной и вторичной цепей и увидеть фазовые соотношения.

Рисунок 8.7 Вторичное напряжение V (3,5) синфазно с первичным напряжением V (2) и понижено в десять раз.

Вторичное напряжение V (3,5) синфазно с первичным напряжением V (2) и понижено в десять раз.

При переходе от первичной обмотки, В (2) к вторичной, В (3,5), напряжение было понижено в десять раз, а ток увеличился в десять раз. синфазно при переходе от первичного к вторичному.

Рисунок 8.8 Первичный и вторичный токи синфазны. Вторичный ток увеличивается в десять раз.

Условные обозначения трансформатора

Похоже, что напряжение и ток двух обмоток трансформатора синфазны, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Это достаточно просто, но было бы неплохо узнать , каким образом мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить правильное соотношение фаз. В конце концов, трансформатор — это не что иное, как набор индукторов с магнитной связью, а на индукторах обычно нет какой-либо маркировки полярности.Если бы мы посмотрели на немаркированный трансформатор, у нас не было бы возможности узнать, как подключить его к цепи, чтобы получить синфазное (или не синфазное на 180 °) напряжение и ток:

Рисунок 8.9 На практике полярность трансформатора может быть неоднозначной.

Поскольку это практическая проблема, производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения фазовых соотношений. Он называется условным обозначением точек и представляет собой не что иное, как точку, помещенную рядом с каждым соответствующим плечом обмотки трансформатора:

Рисунок 8.10 Пара точек указывает полярность.

Обычно трансформатор поставляется с какой-то схематической диаграммой, на которой отмечены выводы проводов для первичной и вторичной обмоток. На схеме будет пара точек, похожая на то, что видно выше. Иногда точки будут опускаться, но когда метки «H» и «X» используются для обозначения проводов обмотки трансформатора, предполагается, что нижние индексы обозначают полярность обмотки. Провода «1» (H ₁ и X ₁ ) показывают, где обычно размещаются точки маркировки полярности.

Подобное расположение этих точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток говорит нам о том, что любая мгновенная полярность напряжения, наблюдаемая на первичной обмотке, будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, фазовый сдвиг от первичного к вторичному будет равен нулю градусов.

С другой стороны, если точки на каждой обмотке трансформатора , а не совпадают, фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками будет 180 °, например:

Рисунок 8.11 Не в фазе: основной красный — точка, дополнительный черный — точка.

Конечно, условное обозначение точек только говорит вам, какой конец каждой обмотки является каким относительно другой обмотки (ов). Если вы хотите самостоятельно изменить соотношение фаз, все, что вам нужно сделать, это поменять местами соединения обмотки следующим образом:

Рисунок 8.12 В фазе: основной красный — точка, дополнительный красный — точка.

Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток.

[латекс] \ text {Коэффициент передачи напряжения} = \ frac {N_ {вторичный}} {N_ {первичный}} [/ latex]

[латекс] \ text {Текущий коэффициент передачи} = \ frac {N_ {первичный}} {N_ {вторичный}} [/ latex]

Где,

[латекс] N = \ text {Количество витков в обмотке} [/ латекс]

• Трансформатор, предназначенный для увеличения напряжения от первичной до вторичной, называется повышающим трансформатором .Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
• Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной индуктивности к вторичной индуктивности (L).

[латекс] \ text {Коэффициент передачи напряжения} = \ sqrt {\ frac {L_ {вторичный}} {L_ {первичный}}} [/ латекс]

• Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводов между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию гальванической развязки .
Трансформаторы
• , предназначенные для обеспечения гальванической развязки без повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами .
• Фазовое соотношение напряжения и тока между первичной и вторичной цепями трансформатора прямое: в идеале нулевой сдвиг фазы.
• Условное обозначение точек — это тип маркировки полярности для обмоток трансформатора, показывающий, какой конец обмотки находится относительно других обмоток.

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

Трансформаторы — очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной обмотками, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны с двумя наборами обмоток. Рассмотрим схему трансформатора:

Рисунок 8.13. Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывая» или «связывая» их вместе.Связь между коэффициентами витков обмотки и отношениями напряжений, наблюдаемая с одной парой взаимных индукторов, все еще сохраняется здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать трансформатор, подобный приведенному выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка является понижающей, а другая — повышающей. Фактически, такая конструкция трансформатора была довольно распространена в цепях питания вакуумных ламп, которые требовались для подачи низкого напряжения на нити ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокого напряжения для пластин ламп (несколько сотен вольт) от источника питания. номинальное первичное напряжение 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но все цепи электрически изолированы друг от друга.

Рисунок 8.14 Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными обмотками.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием электронных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей вакуумных трубок, в то время как высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой трубки.Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) На фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект может быть получен путем «постукивания» одной вторичной обмотки в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Рис. 8.15. Вторичная обмотка с одним ответвлением обеспечивает несколько напряжений.

Многополюсный коммутационный трансформатор

Ответвитель — это не что иное, как соединение проводов, сделанное в некоторой точке обмотки между концами. Неудивительно, что соотношение витков обмотки / величины напряжения обычного трансформатора сохраняется для всех сегментов обмоток с ответвлениями. Этот факт можно использовать для производства трансформатора с несколькими передаточными числами:

Рис. 8.16. Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из многих возможных напряжений.

Переменный трансформатор

Продолжая концепцию отводов обмотки, мы получаем «регулируемый трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки и может соединяться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен наличию отвода обмотки на каждом витке обмотки и переключателя с полюсами на каждом положении отвода:

Рисунок 8.17 Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.

Одно из применений переменного трансформатора для потребителей — это регуляторы скорости для модельных поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было существенно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.Контакт с регулируемой разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями энергии, намного более эффективное, чем управление с использованием переменного резистора!

Подвижно-скользящие контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные переключатели и отводы обмотки являются обычным явлением для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически производить регулировку, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет во времени, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.Как правило, такие «переключатели ответвлений» не предназначены для работы с током полной нагрузки, а должны срабатывать только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Учитывая, как мы можем отвести любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей гальванической развязки между ними), имеет смысл полностью отказаться от гальванической развязки и построить трансформатор из одной обмотки. Действительно, это возможно, и получившееся устройство называется автотрансформатором :

. Рисунок 8.18 Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одинарной ответвленной обмотки, экономя медь и жертвуя изоляцией.

Автотрансформатор, изображенный выше, выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.19. Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономящей медь. Автотрансформаторы

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке. Альтернативой обычному (изолированному) трансформатору может быть либо правильное соотношение первичной / вторичной обмотки, предназначенное для работы, либо использование понижающей конфигурации с вторичной обмоткой, подключенной последовательно («повышающий») или последовательно. противодействующая («вздергивающая») мода.Для иллюстрации того, как это будет работать, приведены первичные, вторичные напряжения и напряжения нагрузки.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «повышающая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую складывается с первичным напряжением.

Рисунок 8.20. Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.

Далее, «раскладывающаяся» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Рисунок 8.21 Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для понижения напряжения в сети.

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что та же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его более дешевым и легким в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Автотрансформатор с вариатором

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформатора могут иметь ответвления для изменения коэффициента передачи.Кроме того, их можно сделать бесступенчато регулируемыми с помощью скользящего контакта, чтобы постучать по обмотке в любой точке по ее длине. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Рис. 8.22. Вариак — это автотрансформатор со скользящим ответвлением.

Маленькие вариаторы для настольного использования — это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, поскольку они могут понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в домашних условиях с широким и точным диапазоном регулировки простым поворотом ручки.

• Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько коэффициентов повышения и / или понижения в одном устройстве.
Обмотки трансформатора
• также могут иметь «ответвления»: то есть пересекаться во многих точках для разделения одной обмотки на секции.
• Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с помощью подвижного плеча, который перемещается по длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, конечно же, должна быть оголенной (без изоляции) в области движения плеча.
• Автотрансформатор — это одинарная катушка индуктивности с ответвлениями, используемая для повышения или понижения напряжения, как трансформатор, за исключением гальванической развязки.
• A Variac — регулируемый автотрансформатор.

Поскольку трехфазные сети так часто используются в системах распределения электроэнергии, вполне логично, что нам потребуются трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение.Это верно лишь отчасти, поскольку обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, устраняя необходимость в специальном трехфазном трансформаторе. Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшими размерами и меньшим весом, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичной и вторичной обмоток, каждый набор намотан на одну ногу узла железного сердечника.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора, совместно использующих объединенный сердечник, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.23 ​​Сердечник трехфазного трансформатора имеет три набора обмоток.

Эти наборы первичной и вторичной обмоток будут соединены в конфигурации Δ или Y, чтобы сформировать единый блок. Различные комбинации способов, которыми эти обмотки могут быть соединены вместе, будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, используются ли комплекты обмоток с общим сердечником или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичная — Вторичная

• Y — Y
• Y — Δ
• Δ — Y
• Δ — Δ

Причины выбора конфигурации Y или Δ для соединений обмоток трансформатора те же, что и для любого другого трехфазного приложения: соединения Y обеспечивают возможность для нескольких напряжений, в то время как соединения Δ имеют более высокий уровень надежности (если одна обмотка выходит из строя в открытом состоянии, два других могут поддерживать полное линейное напряжение нагрузки).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичной и вторичной обмоток для формирования трехфазного блока трансформаторов является уделение внимания правильному фазированию обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток). Помните правильное соотношение фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

Рисунок 8.24 (Y) Центральная точка «Y» должна связывать либо все «-», либо все «+» точки намотки вместе. (Δ) Полярности обмоток должны складываться вместе (от + до -).

Правильная синхронизация фаз, когда обмотки не показаны в стандартной конфигурации Y или Δ, может быть непростой задачей. Позвольте мне проиллюстрировать это, начиная с рисунка ниже.

Рисунок 8.23. Входы A1, A2, A3 могут быть подключены к «Δ» или «Y», как и выходы B1, B2, B3.

Разводка фаз для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования энергии из одной трехфазной системы в другую. Сначала я покажу электрические соединения для конфигурации Y-Y:

Рисунок 8.25 Фазовая разводка для трансформатора «Y-Y».

Обратите внимание на рисунок выше, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к своим соответствующим фазам A, B и C, в то время как концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y». Соединение первичной и вторичной обмоток по схеме «Y» позволяет использовать нейтральные проводники (N ₁ и N ₂ ) в каждой энергосистеме.

Фазовая разводка трансформатора «Y-Δ»

Теперь посмотрим на конфигурацию Y-Δ:

Рисунок 8.26 Подключение фаз для трансформатора «Y-Δ».

Обратите внимание на то, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, причем сторона с «точкой» одной обмотки соединена со стороной «без точки» следующей, образуя петлю Δ. В каждой точке соединения между парами обмоток выполняется подключение к линии второй энергосистемы (A, B и C).

Фазовая проводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Рисунок 8.27. Подключение фаз для трансформатора «Δ-Y».

Такая конфигурация (рисунок выше) позволит обеспечить несколько напряжений (между фазой или между фазой и нейтралью) во второй энергосистеме от исходной энергосистемы, не имеющей нейтрали.

Фазовая проводка для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, перейдем к конфигурации Δ-Δ:

Рисунок 8.28. Схема подключения фаз для трансформатора «Δ-Δ».

Когда нет необходимости в нейтральном проводе во вторичной энергосистеме, предпочтительны схемы подключения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей надежности конфигурации Δ.

Фазовая проводка для трансформатора «V» или «открытый Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые разработчики энергосистем предпочитают создавать батарею трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляя конфигурацию Δ-Δ с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной стороне:

Рис. 8.29 «V» или «разомкнутый Δ» обеспечивает питание 2 φ только с двумя трансформаторами.

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен быть большего размера, чтобы выдерживать такое же количество мощности, как три в стандартной Δ-конфигурации, но общие размеры, вес и стоимость часто того стоят.Однако следует иметь в виду, что при отсутствии одного набора обмоток в форме Δ эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость нормальной системы Δ-Δ. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показан блок повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон. С этой точки зрения можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), которые сгруппированы по три: по три трансформатора на гидроэлектрический генератор, соединенные вместе проводом в той или иной форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не показаны соединения первичной обмотки, но похоже, что вторичные обмотки соединены по Y-образной схеме, так как из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор. Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что может быть верно только в системе Y. В здании слева находится электростанция, в которой размещены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижняя поверхность плотины:

Рисунок 8.Плотина гидроэлектростанции Гранд Кули 30

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую связь по мощности, точное регулирование напряжения и низкие искажения тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем передавать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмоток. Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего калибра, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (без индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие гистерезиса или потерь на вихревые токи и достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток.К сожалению, для достижения этих проектных целей идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым. Таким образом, при разработке практической конструкции трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводов обмотки является проблемой там, где встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих распределительных трансформаторах. Обмотки должны быть не только хорошо изолированы от стального сердечника, но и каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмоток, хотя номинальный ток обычно выводится из номинального значения вольт-ампер (ВА), присвоенного трансформатору. Например, возьмите понижающий трансформатор с номинальным напряжением первичной обмотки 120 В, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 В и номинальной мощностью 1 кВА (1000 ВА) в ВА. Максимальные токи обмотки можно определить как таковые: кВА (1000 ВА).Максимальные токи обмоток можно определить как таковые:

[латекс] \ text {Максимальный ток обмотки} [/ латекс]

[латекс] \ tag {8.1} I_ {Max} = \ frac {S} {E} [/ latex]

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда имеют номинальное напряжение на обмотке и

ВА или кВА.

Потери энергии

Трансформаторы передают мощность с минимальными потерями.Как было сказано ранее, КПД современных силовых трансформаторов обычно превышает 95%. Однако хорошо знать, куда уходит часть этой утраченной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, возможны потери мощности из-за сопротивления обмоток проводов. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются провода такой большой длины, эти потери могут быть существенным фактором.Увеличение диаметра обмоточного провода — один из способов минимизировать эти потери, но только при значительном увеличении стоимости, размера и веса.

Вихретоковые потери

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора связана с магнитными эффектами в сердечнике. Возможно, наиболее значительным из этих «потерь в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой рассеивание резистивной мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника. Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи, точно так же, как есть токи, индуцированные во вторичных обмотках из-за переменного магнитного поля.Эти индуцированные токи — как описано в пункте закона Фарадея о перпендикулярности — стремятся проходить через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки. Их круговое движение дало им необычное название: как водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся по прямым линиям.

Железо является хорошим проводником электричества, но не так хорошо, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливают проволочные обмотки. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, поскольку они циркулируют по сердечнику.Преодолевая сопротивление утюга, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько ярко выражено, что его часто используют как средство нагрева черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы. Петли из проволоки, покрытые высокотемпературной изоляцией, охватывают окружность трубы, вызывая вихревые токи внутри стенки трубы за счет электромагнитной индукции.Чтобы максимизировать эффект вихревых токов, используется высокочастотный переменный ток, а не частота линии электропередачи (60 Гц). Блоки в правой части изображения вырабатывают высокочастотный переменный ток и регулируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «заданном уровне».

Рисунок 8.31 Индукционный нагрев: Первичная изолированная обмотка наводит ток во вторичную железную трубу с потерями.

Снижение вихревых токов

Основная стратегия уменьшения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы сформировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изоляционным лаком, чтобы сердечник был разделен на тонкие пластинки.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Рисунок 8.32 Разделение стального сердечника на тонкие изолированные пластинки сводит к минимуму потери на вихревые токи.

Ламинированные сердечники , подобные показанному здесь, входят в стандартную комплектацию почти всех низкочастотных трансформаторов. Напомним, что на фотографии трансформатора, разрезанного пополам, железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одной цельной детали. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому трансформаторы, предназначенные для работы от высокочастотной энергии (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), должны использовать более тонкие пластины, чтобы снизить потери до приемлемого минимума.Это имеет нежелательный эффект увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше подходит для высокочастотных приложений, состоит в том, чтобы сделать сердечник из железного порошка, а не из тонких листов железа. Подобно ламинированным листам, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, который делает сердечник непроводящим, за исключением ширины каждой гранулы. Сердечники из порошкового железа часто используются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Еще одна «потеря в сердечнике» — это магнитный гистерезис . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция оставаться намагниченным называется «гистерезисом», и требуются определенные затраты энергии, чтобы преодолеть это противодействие, чтобы изменяться каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь может быть уменьшен за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» гистерезисная кривая B / H) и проектирования сердечника с минимальной магнитной индукцией (большая площадь поперечного сечения ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект внутри проводников обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление при повышении частоты и создавая больше мощности, теряемой из-за резистивной диссипации. Потери в магнитном сердечнике также увеличиваются из-за более высоких частот, вихревых токов и эффектов гистерезиса. По этой причине трансформаторы значительных размеров предназначены для эффективной работы в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные сигналы эквивалентны аддитивным сериям нескольких синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами. В энергосистемах эти другие частоты являются целыми числами, кратными основной (линейной) частоте, что означает, что они всегда будут выше, а не ниже проектной частоты трансформатора.В значительной степени они могут вызвать серьезный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы для обработки определенных уровней гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «K-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых следует знать разработчикам схем. Подобно их более простым аналогам — индукторам — трансформаторы обладают емкостью из-за изоляционного диэлектрика между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Частота резонанса трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения с малым сигналом (особенно высокочастотные) могут плохо переносить эту причуду. Кроме того, эффект наличия емкости наряду с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам способность резонировать с на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в сигнальных приложениях, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота мощности трансформатор находится далеко за пределами частоты переменного тока, для которой он был разработан).

Удерживание флюса

Сдерживание потока (обеспечение того, чтобы магнитный поток трансформатора не ускользнул, чтобы не мешать другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как индукторы, так и трансформаторы.

Индуктивность утечки

Индуктивность рассеяния тесно связана с проблемой удержания потока. Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, последовательно соединенной с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.Таким образом, чем больше ток потребляет нагрузка, тем меньше напряжения на выводах вторичной обмотки. Обычно при проектировании трансформатора требуется хорошее регулирование напряжения, но существуют и исключительные области применения. Как указывалось ранее, для схем разрядного освещения требуется повышающий трансформатор с «слабым» (плохим) регулированием напряжения для обеспечения пониженного напряжения после возникновения дуги в лампе. Один из способов выполнить этот критерий проектирования — спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока в обход вторичной (ых) обмотки (ов).Результирующий поток рассеяния будет создавать индуктивность рассеяния, которая, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для разрядного освещения.

Насыщенность ядра

Трансформаторы

также ограничены в своей работе из-за ограничений магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником необходимо учитывать пределы насыщения сердечника. Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечную плотность магнитного потока: они имеют тенденцию «насыщаться» на определенном уровне (продиктованном материалом и размерами сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению магнитного поля. поток поля (Φ).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружается из-за чрезмерного приложенного напряжения, магнитный поток сердечника может достигать уровней насыщения в пиковые моменты цикла синусоидальной волны переменного тока. Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны, как напряжение, питающее первичную катушку. Другими словами, перегруженный трансформатор будет искажать форму волны от первичной до вторичной обмоток, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, содержание гармоник в энергосистемах переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как трансформаторы максимального напряжения , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы волны напряжения источника. Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пикового. Это приводит к сильно обрезанной форме волны синусоидального потока и импульсы вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Рис. 8.33. Осциллограммы напряжения и магнитного потока для пикового трансформатора.

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы. Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вынужден работать на частоте 50 Гц, поток должен достигать более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противоположное напряжение, необходимое для балансировки с напряжением источника. Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Рисунок 8.34. Магнитный поток выше в сердечнике трансформатора, работающем на 50 Гц, по сравнению с 60 Гц для того же напряжения.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально скорости изменения мгновенного магнитного потока в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая больше времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы магнитный поток поддерживал та же скорость изменения, что и раньше, но на более длительные периоды времени. Таким образом, если поток должен расти с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он поднимется до более высокого пикового значения.

Математически это еще один пример исчисления в действии.Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма волны напряжения — это производная формы волны потока, «производная» — это операция вычисления, определяющая одну математическую функцию (форму волны) с точки зрения скорости: замены другого. Однако, если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом производной формы волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади, накопленной под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем будет форма сигнала 60 Гц — а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, — поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Рис. 8.35. Изменение потока с той же скоростью возрастает до более высокого уровня при 50 Гц, чем при 60 Гц.

Еще одна причина насыщения трансформатора — наличие постоянного тока в первичной обмотке.Любая величина постоянного напряжения, падающего на первичную обмотку трансформатора, вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» потока будет подталкивать форму волны переменного магнитного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

Рис. 8.36. Постоянный ток в первичной обмотке смещает пики формы сигнала в сторону верхнего предела насыщения.

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: конструирования обмоток и сердечника так, чтобы плотности магнитного потока оставались значительно ниже уровней насыщения.Это гарантирует, что соотношение между mmf и Φ будет более линейным на протяжении всего цикла потока, что хорошо, поскольку способствует меньшим искажениям в форме волны тока намагничивания. Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей магнитного потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения сердечника, чтобы приспособиться к случайным ненормальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор первоначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный скачок тока через первичную обмотку, называемый пусковым током .Это аналогично пусковому току, проявляемому электродвигателем, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя бросок тока трансформатора вызван другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы сигнала сдвинуты по фазе на 90 °. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет синфазной с формой волны магнитного потока, и оба будут отстать от формы волны напряжения на 90 °:

Рисунок 8.37 Непрерывный установившийся режим: Магнитный поток, как и ток, отстает от приложенного напряжения на 90 °.

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения в точный момент времени, когда мгновенное напряжение достигает своего положительного пикового значения.Чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновеситься с этим приложенным напряжением источника, должен создаваться магнитный поток быстро возрастающей величины. В результате ток в обмотке увеличивается быстро, но на самом деле не быстрее, чем при нормальных условиях:

Рисунок 8.38. Подключение трансформатора к сети при пиковом напряжении переменного тока: поток быстро увеличивается от нуля, как и в установившемся режиме.

И магнитный поток сердечника, и ток катушки начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, которые наблюдаются при непрерывной работе.Таким образом, в этом сценарии нет «всплеска», «броска тока» или «тока».

В качестве альтернативы, давайте рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет в точный момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю. Во время непрерывной работы (когда трансформатор был запитан в течение некоторого времени), это момент времени, когда и магнитный поток, и ток обмотки достигают своих отрицательных пиков, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ / dt = 0 и di / dt = 0). По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы волны магнитного потока и тока нарастают до своих максимальных положительных скоростей изменения и повышаются до своих положительных пиков по мере того, как напряжение опускается до нулевого уровня:

Рисунок 8.39 Запуск при e = 0 В — это не то же самое, что непрерывный запуск на рисунке выше. Эти ожидаемые формы сигналов неверны — Φ и i должны начинаться с нуля.

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условием внезапного пуска, предполагаемым в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни магнитного потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было в нулевых точках; Однако в трансформаторе, который простаивает, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с ноль .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на повышение напряжения, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, который какое-то время находится под напряжением. Таким образом, в трансформаторе, который только что «запускается», магнитный поток будет примерно в два раза больше обычного пикового значения, поскольку он «интегрирует» область под первым полупериодом формы волны напряжения:

Рис. 8.40. Начиная с e = 0 В, Φ начинается с начального состояния Φ = 0, увеличиваясь в два раза по сравнению с нормальным значением, если предположить, что это не насыщает активную зону.

Начиная с e = 0 В, Φ начинается с начального состояния Φ = 0, увеличиваясь в два раза по сравнению с нормальным значением, если предположить, что это не насыщает сердечник.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с нормальным пиковым значением, генерируя необходимый mmf для создания этого потока, превышающего нормальный. Однако большинство трансформаторов не спроектированы с достаточным запасом между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка будет насыщаться в течение этого первого полупериода напряжения.Во время насыщения для генерации магнитного потока необходимо непропорционально большое количество ммс. Это означает, что ток в обмотке, который создает МДС, вызывающую магнитный поток в сердечнике, непропорционально возрастет до значения , легко превышающего , вдвое превышающего нормальный пик:

Рисунок 8.41 Начиная с e = 0 В, ток также увеличивается в два раза по сравнению с нормальным значением для ненасыщенного сердечника или значительно выше в случае (рассчитанном на) насыщение.

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени, когда электрическое подключение к источнику выполнено. Если трансформатор имеет некоторый остаточный магнетизм в его сердечнике в момент подключения к источнику, бросок тока может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства максимальной токовой защиты трансформатора обычно относятся к категории «медленно действующих», чтобы выдерживать такие скачки тока без размыкания цепи.

Тепло и шум

Помимо нежелательных электрических эффектов, трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются выделение тепла и шума.Шум — это прежде всего неприятный эффект, но нагрев — потенциально серьезная проблема, поскольку изоляция обмотки будет повреждена, если будет допущен перегрев. Нагрев можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции, гарантирующей, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, и что обмотки не будут перегружены или работают слишком близко к максимальной допустимой нагрузке.

Силовые трансформаторы большой мощности имеют сердечник и обмотки, погруженные в масляную ванну для передачи тепла и глушения шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае нарушила бы целостность изоляции обмотки.Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора к окружающему воздуху:

Рисунок 8.42. Большие силовые трансформаторы погружены в теплоизолирующее масло.

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения максимального «повышения» рабочей температуры (превышения температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенных классов: A, B, F или H. Эти буквенные коды: расположены в порядке от наименьшей термостойкости к высшей:

• Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (максимум).
• Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (макс.).
• Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115 ° Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 ° Цельсия (максимальной).
• Class H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (макс.).

Звуковой шум — это эффект, в основном возникающий из явления магнитострикции : небольшое изменение длины, проявляемое ферромагнитным объектом при намагничивании.Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (в два раза выше частоты системы, которая в США составляет 60 Гц) — один цикл сжатия и расширения сердечника для каждого пика напряжения. форма волны магнитного потока плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками. Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как в горячем состоянии, так и с шумом.

Потери из-за наматывающих магнитных сил

Еще одно шумовое явление в силовых трансформаторах — это физическая сила реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке. Если вторичная обмотка разомкнута, через нее не будет тока и, следовательно, не будет создаваемой ею магнитодвижущей силы (ммс). Однако, когда вторичная обмотка «загружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока сердечника.Эти противоположные МДС, возникающие между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного (нагрузочного) тока, создают физическую силу отталкивания между обмотками, которая заставляет их вибрировать. Конструкторы трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструкции катушек обмотки, чтобы обеспечить адекватную механическую опору для выдерживания напряжений. Однако в условиях большой нагрузки (высокого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

• Силовые трансформаторы ограничены по количеству мощности, которую они могут передавать от первичной обмотки (обмоток) ко вторичной. Большие блоки обычно имеют номинальные значения в ВА (вольт-амперы) или кВА (киловольт-амперы).
• Сопротивление в обмотках трансформатора снижает эффективность, поскольку ток рассеивает тепло, тратя энергию.
• Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют снижению эффективности. Среди эффектов — вихревые токи , (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис , (потеря мощности из-за преодоления тенденции железа к намагничиванию в определенном направлении).
• Повышенная частота приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Наличие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
• И трансформаторы, и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от стального сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы дать трансформатору естественную резонансную частоту , что может быть проблематичным в сигнальных приложениях.
• Индуктивность утечки возникает из-за того, что магнитный поток не на 100% связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с , передающий энергию от одной обмотки к другой, будет накапливать и выделять энергию, как работает (само) индуктивность. Индуктивность утечки имеет тенденцию ухудшать регулировку напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» больше при заданной величине тока нагрузки).
• Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и / или наличием постоянного тока в любой из обмоток.Насыщение можно минимизировать или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
Трансформаторы
• часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток является наиболее значительным, когда подключение к источнику переменного тока выполняется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
• Шум — обычное явление, проявляемое трансформаторами, особенно силовыми трансформаторами, и в основном вызвано магнитострикцией сердечника.Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.

Обозначения электрических трансформаторов

Обозначения электрических трансформаторов / автотрансформаторов Обозначения

Символ	Описание		Символ	Описание
	Трансформатор Две обмотки и воздушный сердечник Общее обозначение + Информация, Типы трансформаторов			Трансформатор Две обмотки и воздушный сердечник + Информация
	Трансформатор Две обмотки и воздушный сердечник			Трансформатор Две обмотки и воздушный сердечник
	Сердечник трансформатора Fe-Si Многослойный сердечник + информация			Трансформатор с ламинированным сердечником
	Экранированный трансформатор			Трансформатор с насыщающимся реактором + информация
	Трансформатор с ферритовым сердечником + Информация			Трансформатор связи с переменным током
	Трансформатор напряжения			Трансформатор связи с переменным током
	Однофазный трансформатор с непрерывным регулированием тока			Трансформатор связи с переменным током
	Трансформатор напряжения Трансформатор с регулировкой напряжения + Информация			Трансформатор с подвижным магнитом
	Регулируемый сердечник трансформатора			Регулируемый сердечник трансформатора
	Трансформатор тока Импульсный трансформатор + Информация			Трансформатор тока с двумя жилами с вторичной обмоткой на каждом сердечнике
	Трансформатор тока с двухжильным сердечником			Трансформатор тока с тремя первичными проводниками
	Трансформатор тока с вторичной обмоткой мощностью			Трансформатор тока с двумя вторичными обмотками на одном сердечнике и тремя первичными
	Трансформатор тока с двумя вторичными обмотками на сердечнике			Трансформатор нижних частот
	Трансформатор верхних частот			Трансформатор однофазный с шунтирующей обмоткой
	Указывает полярность обмоток + Информация			Трансформатор с тремя обмотками
	Трансформатор двойного напряжения
Символы автотрансформатора
	Автотрансформаторы + Инфо			Автотрансформаторы
	Регулируемый автотрансформатор Однофазный автотрансформатор с регулируемым напряжением + Информация			Автотрансформаторы
	Регулируемый автотрансформатор Однофазный автотрансформатор с регулируемым напряжением			Автотрансформатор с железным сердечником
Условные обозначения трехфазных трансформаторов
	Трехфазный трансформатор с регулировкой индукции + Информация			Группировка из трех однофазных Трансформаторов с соединением звезда / звезда
	Автотрансформатор с трехфазным соединением звездой			Трехфазный трансформатор с соединением звезда / треугольник
	Трехфазный трансформатор с переключением по схеме звезда / треугольник с устройством РПН			Трехфазный трансформатор с подключением звезда / звезда и точками подключения
	Трехфазный трансформатор с соединением звезда / зигзаг и нейтралью на выходе			Трехфазный трансформатор с соединением звезда / треугольник
Обозначения электрических трансформаторов с однолинейным представлением Картинная галерея электрических трансформаторов Загрузить символы

.