4.3 Трифазні трансформатори. Групи з’єднання обмоток трансформаторів

Трансформування в трифазному колі здійснюється:

• трьома однофазними трансформаторами;

• одним трифазним трансформатором (це економічніше ніж використання 3-ох однофазних).

У цих випадках обмотки ВН та НН можуть з’єднуватись «зіркою» ( ) або «трикутником» ( ).

Приклад схем з’єднання

«зірка / зірка»; «зірка / трикутник».

Розглянемо схему з’єднання трансформатора (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Схема з’єднання обмоток трансформатора

Топографічна діаграма фазних та лінійних напруг такого з’єднання така (рис. 4.3):

Рисунок 4.3 – Топографічна діаграма з’єднання обмоток трансформатора

Напруги та ; і ; та збігаються за фазою. За іншої схеми з’єднання обмоток (рис. 4.4) фазні й лінійні напруги знаходяться в протифазі (рис. 4.5).

Рисунок 4.4 – Схема з’єднання обмоток трансформатора

Кут зсуву фаз між лінійними однойменними напругами визначає групу з’єднання обмоток. Цей кут записується відповідно до орієнтації стрілок годинника.

Рисунок 4.5 – Топографічна діаграма з’єднання обмоток трансформатора

Якщо хвилинну стрілку орієнтувати до цифри 12 (0), а годинну – до однієї із цифр 1, 2, 3... 11, 12 (0), то одержимо відповідний кут, або групу з’єднань (рис. 4.6).

Рисунок 4.6 – Визначення групи з’єднання обмоток

Для випадку №1 маємо: годинникова стрілка, як і хвилинна, показує цифру 12 (0), форма запису – 0.

Для випадку №2 маємо: годинникова стрілка напрямлена до цифри 6, форма запису – 6.

4.4 Спеціальні трансформатори

4.4.1 Трансформатори для дугового електрозварювання

Для забезпечення якісного зварювання струм повинен залишатися практично не змінним. За цієї умови забезпечується стійке горіння дуги.

Для одержання такого струму зовнішня характеристика трансформатора повинна різко падати (рис. 4.7).

Рисунок 4.7 – Зовнішня характеристика трансформатора

У режимі холостого ходу напруга , а при номінальному струмі – близько .

Рисунок 4.8 – Електросхема трансформатора

При короткому замиканні дросель обмежує струм дуги та трансформатора.

4.4.2 Автотрансформатори

Автотрансформатори (АТ) відрізняються від звичайних трансформаторів тим, що обмотки АТ мають не тільки магнітний, але і гальванічний зв’язок.

Розглянемо схеми автотрансформатора (рис. 4.9).

Рисунок 4.9 – Автотрансформатори

При нехтуванні падінням напруги в обмотках для обох АТ коефіцієнт трансформації становить

. (4.3)

Площа перерізу дроту та габарити АТ менші, ніж трансформатор тієї ж потужності. Чим ближче до 1, тим АТ вигідніший, ніж звичайний трансформатор. Як правило, для автотрансформатора .

Недолік автотрансформатора – наявність гальванічного зв’язку між обмотками, що вимагає відповідної ізоляції для організації безпеки обслуговування.

5 Асинхронні машини

5.1 Будова трифазних асинхронних двигунів і принцип роботи.

5.2 Обертовий момент та механічна характеристика асинхронного двигуна.

5.3 Асинхронний двигун із фазним ротором.

5.4 Регулювання швидкості обертання ротора асинхронного двигуна.

5.5 Пуск асинхронного двигуна.

5.1 Будова трифазних асинхронних двигунів і принцип роботи

Асинхронна машина – це машина змінного струму, в котрій збуджується обертове магнітне поле. Ротор обертається асинхронно, тобто зі швидкістю, що відрізняється від швидкості обертання поля.

Асинхронні машини – це:

• асинхронні двигуни (АД) – як правило, трифазні, дуже поширені;

• асинхронні генератори – практично не використовуються (низькі

експлуатаційні характеристики).

Асинхронна машина складається з ротора й статора.

Статор – нерухомий – має шихтоване осердя, у пазах котрого розташована обмотка (як правило, трифазна; це котушки, зсунуті в просторі на 120).

Ротор – рухомий, буває 2-ох типів:

• короткозамкнений (КЗ ротор);

• фазний.

Короткозамкнений ротор – це шихтований циліндр із пазами. У пази вкладаються стрижні, замкнені електрично з обох боків кільцями («біляче колесо») (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Ротор («біляче колесо»)

Будова АД із КЗ ротором зображена на рисунку 5.2.

Статор

Обмотка статора

Ротор

Обмотка ротора

Рисунок 5.2 – Будова асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

Рисунок 5.3 – Графічне позначення АД

В обох випадках (рис. 5.3) обмотка статора з’єднана у «трикутник».

Трифазна обмотка статора створює обертове магнітне поле. Швидкість обертання поля визначається так:

, (5.1)

де f₁ – частота струму в обмотці статора (мережі);

р – кількість пар полюсів обмотки статора.

При частоті f₁ = 50 Гц швидкість обертання магнітного поля може приймати тільки такі дискретні значення, які зазначені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Значення стандартної швидкості обертання магнітного поля статора

р	1	2	3	4	5	6
N = 2р	2	4	6	8	10	12
n0, об/хв	3000	1500	1000	750	600	500

Оскільки швидкості обертання ротора і магнітного поля статора неоднакові, виникає певна асинхронність.

Ступінь відставання швидкості обертання ротора від швидкості обертання поля статора оцінюється ковзанням. Величина s (ковзання) характеризує асинхронність

. (5.2)

У режимі двигуна s = (1 0).

S = 1; n₂ = 0 – двигун нерухомий, режим пуску.

S = 0,02 ÷ 0,05 – номінальний режим.