4. Трехфазные трансформаторы. Временные зависимости для фазных и линейных эдс трехфазного трансформатора. Способы соединения трехфазного трансформатора.

Энергию трехфазного тока можно трансформировать тремя однофазными трансформаторами, первичные и вторичные обмотки которых соединены между собой по одной из трехфазных схем (групповой траснформатор) или трехфазным трансформатором.

Трехфазные трансформаторы выполняются стрежневыми с расположением стержней в одной плоскости. На каждом стержне такого трансформатора размещаются обмотки низшего и высшего напряжения одной фазы.

Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначают прописными латинскими буквами А, B и C, а концы фаз обмоток буквами X, Y и Z.

При соединении обмоток в звезду концы всех трех фаз соединяются между собой, образуя общую нейтральную (нулевую) точку, а свободные начала трех фаз подключаются к проводам сети источника или приемника электрической энергии переменного тока.

При соединении обмоток в треугольник начало первой фазы соединяют с концом второй, начало второй – с концом третьей, начало третьей фазы - с концом первой. Точки соединения начала одной фазы с концом другой подключают к проводам трехфазной сети переменного тока.

Помимо этих двух основных схем иногда в выпрямительных устройствах применяют схему соединения в зигзаг. В этой схеме каждая фаза состоит из двух катушек с одинаковым числом витков, находящихся на различных стержнях и соединенных встречно. ЭДС фазы обмотки, соединенной в зигзаг, равна геометрической разности ЭДС двух катушек.

Трехфазные трансформаторы – это система объединяющая три источника переменного тока, ЭДС которых сдвинуты друг относительно друга на 120 . Обмотки первичной и вторичной цепей соединяются одним из способов: «звезда», «треугольник» или «зигзаг».

Связанная трехфазная система может быть образована двумя спосо­бами: соединением фаз системы звездой, когда концы фаз соединены меж­ду собой, а начала фаз свободны; и соединением фаз системы треугольни­ком, когда конец одной фазы соединяется с началом другой, образуя замк­нутый контур.

При соединении звездой линейные (I) и фазные токи (I_ф) одинаковы, потому что для тока, проходящего через фазную обмотку, нет иного пути, кроме линейного провода. Линейные напряжения (U)больше фазных (U_ф) в √3=1,73 раза (рисунок 1).

При соединении треугольником U=U_ф, потому что каждые два ли­нейных провода присоединены к началу и концу одной из фазных обмоток (рис. 2), а все фазные обмотки одинаковы.

Рисунок 1- Соединение обмоток звездой. Векторная диаграмма

Рисунок 2 - Соединение обмоток треугольником. Векторная диаграмма

Рисунок 3 - Соединение обмоток зигзагом. Векторная диаграмма.

Мощности при соединениях звездой и треугольником определяются выражениями:

Полная S=3S_ф=3UI/√3=√3 UI [ВА] (1)

Активная P=√3UIcosφ [Вт] (2)

Реактивная Q=√3UIsinφ [Вар] (3)

где φ- угол сдвига фаз между напряжением и током.

Соединение зигзагом (рисунок 3) применяют чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фаза­ми первичной сети, а также для расщепления фаз при создании много­пульсных выпрямителей и в других случаях.

В этом случае вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: одна половина расположена на одном стержне, другая - на другом. Конец полуобмотки, например Х, соединен с концом У₂ и т.д. Нача­ла полуобмоток А₂, B₂ и С₂ соединены и образуют нейтрал. К началам А₁, B₁, С₁ присоединяют линейные провода вторичной сети. При таком соеди­нении э.д.с. обмоток, расположенных на разных стержнях, сдвинуты на угол 120⁰.

На рисунке изображены временные зависимости для фазных и линейных ЭДС трехфазного трансформатора.