1.8. Соединение звездой и треугольником

Фазные обмотки генераторов можно было бы соединить с тремя приемниками элект­роэнергии шестью проводами (рис. 82, а) и получить таким путем три независимые фаз­ные цепи. Практически подобное соединение применяется лишь в редких случаях, но с помощью такой схемы можно нагляднее представить условия, возникающие при объеди­нении цепей в трехфазную систему. Как и в цепях переменного тока, стрелки на схеме показывают положительные направления фазных э. д. с. и создаваемых ими токов. Положительные направления определяет разметка зажимов фазных обмоток генератора. Внутри обмоток э. д. с. и токи направлены от «концов» (X, Y, Z) к «началам» (А, В, С). Через «начало» обмотки положительно направленный ток выходит во внешнюю цепь, а через «конец» входит в обмотку.

Для соединения звездой (условное обозначение Y) зажимы X, Y, Z («концы») объеди­няются в одну общую точку N. Соответственно в точке n объединяются и три конца фазных цепей приёмника (рис. 82, б).

Образование соединения фаз звездой

U_л = √3*U_ф; I_л = I_ф.

Несколько реже, чем соединение звездой, в трехфазных устройствах применяют соединение треугольником (условное обозначение ∆).

При соединении треугольником (рис. 88) фазные обмотки генератора соединяются последовательно, причем так, чтобы начало одной фазной обмотки соединялось с концом предыдущей (А с Z; B c X и C с Y). Положительные направления э. д. с. при таком соеди­нении направлены внутри треугольника фазных обмоток одинаково; следовательно, внутри этого треугольника действует алгебраическая сумма мгновенных значений фаз­ных э. д. с. Но е_А + е_В + е_С = 0 и поэтому внутреннего уравнительного тока в обмотках генератора не возникает*. Общие точки, созданные объединением двух зажимов обмо­ток, соединяются с линейными проводами, к которым подключается нагрузка.

• Тем не менее для генераторов соединение треугольником применяется редко, так как при отступлении кривых э. д. с. от синусоиды сумма э. д. с. не будет равна нулю и внутри обмоток генератора возникнет уравнительный ток.

U_л = U_ф; I_л = √3*I_ф.

В ряде случаев целесообразно в зависимости, от условий работы нагрузки изменять способ соединения — переключать со звезды на треугольник и обратно. Такое переклю­чение применяется для уменьшения пусковых токов трехфазных электродвигателей, для изменения температуры трехфазных электрических печей, для изменения вторичных напряжений трансформаторов.

При переключении со звезды на треугольник симметричной нагрузки, состоящей из постоянных сопротивлений, сила линейного тока нагрузки увеличивается в три раза:

I_л∆ = 3 I_лY

но фазные токи возрастают только в √3 раз:

I_ф∆ = √3 I_фY

2. Трансформаторы и электрические машины

2.1. Силовые трансформаторы

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформаторы, предназначенные для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, приёма и использования электрической энергии, называют силовыми трансформаторами. К силовым трансформаторам относятся трёх- и многофазные трансформаторы мощностью 6,3 кВА и более, однофазные мощностью 5 кВА и более.

Основными частями трансформатора являются магнитная система (магнитопровод) и расположенные на ней две или более гальванически не связанные между собой обмотки.

Трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка низшего напряжения, называется повышающим, а если первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения – понижающим.

Трансформатор, в магнитной системе которого создаётся трёхфазное магнитное поле, называют трёхфазным, а у которого создаётся однофазное магнитное поле – однофазным.

В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высокого напряжения (ВН), присоединённую к сети более высокого напряжения, и обмотку низшего напряжения (НН), присоединённую к сети более низкого напряжения. В трёхобмоточном трансформаторе имеется также и обмотка среднего напряжения (СН).

При работе трансформатора, ЭДС взаимоиндукции возникает, например, в катушке 2, когда в другой (1) проходит ток, создающий переменный магнитный поток Ф₀. Силовые линии магнитного поля, возникающие вокруг катушки 1, проникают в другую катушку и пересекают её витки. При этом в катушке 2 создаётся ЭДС взаимоиндукции.

Режимом холостого хода трансформатора называют режим работы при питании одной из обмоток трансформатора от источника с переменным напряжением и при разомкнутых других обмотках. Такой режим будет у реального трансформатора, если он подключён к сети, а нагрузка, питаемая от вторичной обмотки, ещё не включена. По первичной обмотке трансформатора проходит ток I_o, который создаёт в магнитопроводе синусоидально изменяющийся поток Ф_о, который из-за магнитных потерь отстаёт по фазе от тока на угол потерь β.

По способу охлаждения они делятся на трансформаторы с естественным воздушным охлаждением (сухие трансформаторы) и с масляным охлаждением.

Тип трансформатора и систему охлаждения указывают при его маркировке буквами:

первая буква это число фаз: О - однофазный; T - трехфазный;

вторая буква - Р — расщепленная обмотка, а при отсутствии расщепления буква Р отсутствует.

На третьем месте стоят одна или две буквы, указывающие способ охлаждения трансформатора: М - масляное, Н - негорючий диэлектрик; или С - воздушное в сухом трансформаторе, Д - с дутьем.

На четвертом месте стоит буква, указывающая число обмоток трансформатора: Т - трехобмоточный, а для двухобмоточных эта буква опускается.

На пятом месте ставится буква Н, если трансформатор имеет устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

После буквы ставятся цифры, в числителем - мощность (кВА), в знаменателе - номинальное напряжение обмотки высшего напряжения (кВ). Двумя цифрами указывают год начала выпуска трансформаторов данной конструкции. Например, ТРМН - 40000/110 – 91: трёхфазный трансформатор с расщепленной обмоткой с естественным масляным охлаждением, имеет РПН, мощность трансформатора 40 MBA, напряжение (высшее) 110 кВ, конструкция 1991 г.

Маркировка автотрансформаторов та же, но на первом месте добавляется буква А.