6.Трехфазные трансформаторы: групповой и стержневой. Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов. Особенности работы.

Трансформирование трехфазной системы напряжений можно выполнить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу. Однако повышенные габариты и стоимость ограничивают применение трансформаторной группы. Данный способ главным образом применяется в установках более 60 000 кВА. В установках мощностью до 60 000 кВА обычно применяют трехфазные трансформаторы, у которых обмотки расположены на трех стержнях, объединенных в общий магнитопровод двумя ярмами. Для уменьшения магнитной несимметрии трехстержневого магнитопровода, т.е. уменьшения магнитного сопротивления потокам крайних фаз, сечение ярм делают на 10-15% больше сечения стержней, что уменьшает их магнитное сопротивление.

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в "звезду" (Y), либо в "треугольник" (Δ) и реже в "зигзаг" (Z). Первые две схемы соединения трехфазных обмоток обозначаются прописными русскими буквами: соответственно У, Д.

С двиг фаз между ЭДС Е_АХ и Е_ах первичной и вторичной обмоток очень важен для параллельной работы трансформаторов, его принято выражать группой соединения.

Те же закономерности прослеживаются и для трехфазных трансформаторов, только групп там будет всего 12 (0-11).

Маркировка выводов и определение групп осуществляется по следующим принципам:

• При смене маркировки одной из обмоток вкруговую на шаг, группа изменяется на 4, вектор линейных ЭДС поворачивается на 120⁰.

• При смене маркировки 1-й из обмоток на другую группа изменяется на 6, вектор линейных ЭДС сменяется на 180⁰.

• Если схемы соединения обмоток НН и ВН одинаковы, то меняя маркировку одной из обмоток, получается 6 четных групп соединения.

• Если схемы соединения обмоток ВН и НН разные, то изменяя маркировку 1-й из обмоток, получаем 6 нечетных групп соединения.

При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН, получают четные группы соединения, а при неодинаковых – нечетные. 0,6,11 и 5 называют основными, а все получаемые из них производными. Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, т.к. предусматривают одноименную маркировку выводов обмоток, расположенных на одном стержне.

7.Потери мощности в трансформаторе. Коэффициент полезного действия трансформатора. Влияние характера нагрузки на величину кпд. Эксплуатационные характеристики трансформатора.

Потери и КПД: В процессе трансформирования электрической энергии часть ее теряется на электрические и магнитные потери.

Электрические потери вызывают нагрев обмоток трансформатора во время работы. Мощность электрических потерь равна сумме потерь в первично и вторичной обмотках (m – число фаз трансформатора):

Магнитные потери имеют 2 составляющих – потери на перемагничивание материала (гистерезис), потери на вихревые токи. Все эти составляющие прямопропорциональны частоте питающей сети, поэтому они не зависят от нагрузки трансформатора, в отличии от потерь электрических.

Третьей составляющей являются добавочные потери, которые являются трудноучитываемыми и их, при подсчёте, берут в процентном отношении от полезной мощности трансформатора.

,

где β – коэффициент нагрузки; S_HOM – номинальная мощность трансформатора; - коэффициент нагрузки.

КПД трансформатора – есть отношение полезной мощности к потребляемой:

- номинальные магнитные потери; - номинальные электрические потери.

М аксимальное значение КПД соответствует условию равенства электрических и магнитных потерь.

Анализ выражения для КПД говорит о том, что он зависит как от величины (β), так и от характера (cosφ₂). Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: , т.е. при

β= Обычно КПД трансформатора имеет максимальное значение при

β = 0,45 - 0,65 и при дальнейшем увеличении нагрузки уменьшается относительно мало.