Трехфазные трансформаторы
Преобразование электрической энергии трехфазного тока одних параметров в энергию трехфазного тока других параметров можно осуществить при помощи трех однофазных трансформаторов или при помощи одного трехфазного трансформатора.
На рис., а показана схема преобразования энергии трехфазного тока при помощи трех однофазных трансформаторов. К недостаткам этой схемы необходимо отнести большие затраты трансформаторной стали на шесть сердечников трех однофазных трансформаторов, а также значительный вес и большие габариты этой конструкции. Подобный трансформатор принято называть групповым.
Можно соединить три однофазных трансформатора в один так называемый трехстержневой, показанный на рис. , 6. При той же мощности и напряжении трехстержневой трансформатор получится меньше по весу и габаритам, чем групповой; вместо шести стержней имеются только три. Так как сумма мгновенных значений трех токов трехфазной системы всегда равна нулю, то, очевидно, сумма мгновенных значений трех магнитных потоков трехфазной системы также равна нулю.
Таким образом, в момент времени сумма мгновенных значений магнитных потоков двух фаз равна по величине и противоположна по знаку магнитному потоку третьей фазы.
Рис.16 . Схема преобразования трехфазного тока при помощи трех однофазных трансформаторов (а) и одного трехстержневого трансформатора (б).
Явления, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора, ничем не отличаются от явлений в однофазном трансформаторе, и, векторные диаграммы однофазного трансформатора могут рассматриваться как диаграммы одной фазы трехфазного трансформатора.
Первичные и вторичные обмотки трехфазного трансформатора или группы трех однофазных трансформаторов могут соединяться между собой в звезду или в треугольник.
В трехфазных трансформаторах различают два коэффициента трансформации: групповой, представляющий собой отношение линейных напряжений:
kтр = Uл1/Uл2
и просто коэффициент трансформации, представляющий собой отношение фазных напряжений:
kтр = Uф1/Uф2
При однотипном соединении первичных и вторичных обмоток в звезду(Y/Y) или в треугольник (∆/∆) групповой коэффициент трансформации, как видно из следующих соотношений, равен коэффициенту трансформации:
kтр
= Uл1/Uл2
=
При соединении первичных обмоток в звезду, а вторичных в треугольник (Y/∆)
kтр
= Uл1/Uл2
=
т.е. групповой коэффициент трансформации больше коэффициента трансформации в раз.
При соединении первичных обмоток в треугольник, а вторичных в звезду (∆/Y)
kтр
= Uл1/Uл2=
т.е. групповой коэффициент трансформации меньше коэффициента трансформации в раза.
Таким образом, отмечаем, что при неизменном линейном напряжении на первичной обмотке за счет различного способа соединения обмоток можно получить три различных напряжения на вторичной обмотке
Основные выражения и уравнения для определения параметров трансформатора
Однофазные трансформаторы.
Действующие значения ЭДС, наводимых в первичной и вторичной обмотках, определяют
Е1 =4,44 f w1 Фm
Е2 = 4,44 f w2 Фm
где Е1 и Е2 — ЭДС первичной и вторичной обмоток, В; f - частота переменного тока, Гц; Фm—амплитудное значение магнитного потока, Вб; w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток.
Отношение ЭДС обмоток, равное отношению чисел витков обмоток, называют коэффициентом трансформации:
kтр = E1/E2 = w1/w2 ≈U1/U2
Уравнение токов имеет вид
Ix
=I1
+I2
где Ix- ток холостого хода трансформатора; I1 , I2 – ток первичной и вторичной обмоток
Пренебрегая током холостого хода, можно считать, что
I1/I2 = w1/w2
Токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны числу витков этих обмоток
КПД трансформатора при номинальной нагрузке определяют отношением активных мощностей на выходе и входе трансформатора:
η=