Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы преобладают по установленной мощности над однофазными. Вместо одного трехфазного трансформатора можно использовать три однофазных, но суммарная масса и стоимость будет больше, чем масса и стоимость такого же по мощности трехфазного. Наиболее оптимальная конструкция магнитопровода—стержневая. Рис.116. (стержневая трехфазная конструкция).

Достоинства: габариты, удобство в использовании, недостаток: магнитное сопротивление относительно центрального стержня отличается от магнитных сопротивлений крайних стержней, это приводит к несимметрии намагничивающих токов и  к несимметрии ЭДС, что укладывается в рамки ГОСТа по качеству электрической энергии. Токи холостого хода существенно отличаются друг от друга для разных фаз.

Схемы соединения обмоток: треугольник и звезда с нулем и без нуля.

Звезда: , У,

Звезда с нулем: ₀, У₀,

Треугольник: , Д,

Зигзаг: Z

В паспортных данных напряжение указывается от высшего к низшему (у₀/у/Д). Рис.117, 118.(двухобмоточный и трехобмоточный)

Например: 110/35/6. Для напряжения 110 кВ и выше используется схема соединения обмоток – звезда с нулевым проводом, для напряжения 35 кВ и выше – звезда с нулевым проводом и без него, для напряжения 6, 10 кВ – треугольник и звезда, для напряжения ниже 1000 В – схема соединения – звезда с нулевым проводом.

Группа соединения обмоток—угол сдвига фаз между одноименными линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток трансформатора (в часовой мере – 1 час=30). Стандартные группы соединения: нулевая (0), одиннадцатая (11), встречаются также пятая (5) и шестая (6). У₀/у/Д – 0/11. Любые одноименные соединения обмоток дают четную группу соединения (-, Y-Y), любые разноименные соединения—нечетную группу (-Y, Y-). Иногда трансформаторы включают параллельно. Тогда необходимо соблюдать следующие условия:

• трансформаторы должны иметь одинаковое первичное напряжение;

• одинаковое вторичное напряжение;

• одинаковую группу соединения обмоток;

• одинаковое значение напряжения короткого замыкания U_к.з.

Из-за внешней характеристики в трансформаторах средней и большой мощности преобладает реактивная составляющая напряжения  активной составляющей можно пренебречь  крутизна внешней характеристики при разных значениях U_к.з пойдет под разными углами, но т.к. трансформаторы включены параллельно, то напряжение на вторичной обмотке одинаковое  трансформатор с малым значением U_к.з перегружен, а с большим значением U_к.з недогружен. Рис. 119

Особенности процесса намагничивания магнитопровода трехфазных трансформаторов.

В токе холостого хода однофазного трансформатора присутствует третья гармоника, которая обуславливает синусоидальность ЭДС. Если обмотки трехфазного трансформатора соединены треугольником, то третья гармоника намагничивающего тока присутствует только в фазных токах. Линейные токи равны разности фазных токов  если взять симметричную систему (линейные напряжения тогда сдвинуты на 120) и привести к третьей гармонике, то сдвиг фаз по третьей гармонике равен: 120*3= 360  при вычитании получим ноль третьей гармоники (при симметричной системе). Если обмотки трансформатора соединены в звезду, то такая система для токов третьей гармоники будет представлять бесконечно большое сопротивление, т.е. токи третьей гармоники в звезде протекать не могут. Рис.120

ЭДС будет несинусоидальной. Срезанная верхушка получилась из-за присутствия третьей гармоники в намагничивающем токе, что обуславливает ее присутствие в ЭДС, причем третья гармоника находится синфазно с первой. Несинусоидальность ЭДС передастся на нагрузку  низшие сети будут забиты высшими гармониками  нагрузки будут забиты несинусоидальным напряжением  повышаются потери в стали.

Соединение Y₀ - Y₀ приемлемо, Y- Y неприемлемо. Иногда на магнитопровод трансформатора укладывают дополнительно обмотку, соединенную треугольником, для протекания токов третьей гармоники (эта обмотка не имеет внешних выводов). При соединении обмоток треугольником мы выигрываем в сечении проводника обмотки (при симметричной нагрузке линейный ток в раз больше фазных  нефазную обмотку можно выполнить тонким проводником). Обмотки высшего напряжения выгодно соединять в звезду, а низшего—в треугольник.