2. Трехфазный трансформатор

Устройство современного трехфазного трансформатора показано на рис.6. На каждом из трех стержней плоского магнитопровода расположены обмотки высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения одной фазы. Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначается буквами А,В,С, концы –Х,Y,Z. Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначаютсяа,в,с, концы –х,y,z. При этом предполагается, что напрявление намотки от начала к концу обеих обмоток относительно магнитопровода одинаково.

При подключении первичных обмоток трансформатора к трехфазной сети в них возникнут токи холостого хода, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120. Некоторой несимметрией токов вследствии пространственной несимметрии магнитопровода практически можно пренебречь. Поэтому можно считать,что магнитные потоки в стержнях, создаваемые МДС первичных обмоток трех фаз на векторной диаграмме образуют симметричную звезду, а их сумма равна нулю (рис.7).

Соединение обмоток трансформатора производится либо звездой (символ Y или Y- – при выведенной нулевой точке), либо треугольником (символ ). Указывается сначала способ соединения обмотки ВН, затем - обмотки НН, между ними ставится наклонная черта, например Y/. Выбор схемы соединения фаз первичной обмотки зависит как от линейного напряжения питающей сети, к которой подсоединяются зажимы первичной обмотки, так и от номинального фазного напряжения обмоток. Выбор схемы соединения фаз вторичной обмотки зависит от номинального фазного напряжения обмоток и от того напряжения, которое необходимо подвести к приемнику.

Трехфазные трансформаторы характеризуются двумя коэффициентами трансформации: К_фиК_л.

1.Фазный коэффициент трансформации Кфравен отношению числа витков обмотки ВН к числу витков обмотки НН и приближенно равенотношению номинальных фазных напряжений обмоток(т.е. напряжений в режиме холостого хода):

;

где N_в- число витков обмотки ВН;N_н- число витков обмотки НН;U_вфн- номинальное фазное напряжение обмотки ВН;U_нфн- номинальное фазное напряжение обмотки НН.

2. Линейный коэффициент трансформации Клприближенно равен отношению номинального линейного напряжения обмотки ВН к номинальному линейному напряжению обмотки НН:

;

где U_вл- линейное напряжение обмотки ВН;U_нл- линейное напряжение обмотки НН.

Фазный коэффициент трансформации определяется числами витков обмоток, а линейный коэффициент зависит от способа соединения обмоток.

Анализ явлений, происходящих в трехфазных трансформаторах в режимах холостого хода, нагрузки и короткого замыкания, производится теми же методами, что и для однофазных трансформаторов. При симметричной нагрузке анализ, расчет и построение векторной диаграммы выполняется для одной фазы трансформатора аналогично однофазному трансформатору. Полная мощность трансформаторарассчитывается по формуле

;

где индекс "2" соответствует вторичной обмотке.

При практическом использовании трехфазных трансформаторов необходимо учитывать не только величину вторичного напряжения, но и его сдвиг по фазе относительно первичного напряжения. Эта величина зависит как от способа соединения обмоток, так и от того, в каком порядке соединены зажимы фаз обмоток (например, при соединеннии в звезду можно соединить вместе либо начала фаз а, в, с, либо их концы - х,у,z). Для однозначной характеристики соединений вводится понятие - группа соединения обмоток. Всего существует 12 групп соединения обмоток для трехфазных трансформаторов, 2 - для однофазных.

Обозначение групп соединения обмоток основано на сопоставлении относительного положения одноименных векторов высшего и низшего линейных напряжений с положением минутной и часовой стрелок на циферблате часов. При этом минутная стрелка мыслится установленной на цифре "12" часов. С ней совмещается вектор линейного высшего напряжения, а вектор линейного низшего напряжения, расположенный под определенным углом к высшему линейному напряжению на векторной диаграмме, задает положение часовой стрелки. Время, которое показывают эти условные часы, и является номером группы соединения обмоток.

На рис.8 показаны три различные схемы включения трансформаторов, соответствующие им векторные диаграммы в режиме холостого хода и показан способ определения групп соединения обмоток. При построении векторных диаграмм учитывается, что одноименные напряжения в обмотках ВН и НН одинаково направлены на соответствующих векторных диаграммах, а последовательность построения векторов зависит от способа соединения обмоток (т.е. следует посмотреть какие концы обмоток соединяются вместе).

Согласно ГОСТ установлены две стандартные группы соединения трехфазных трансформаторов: Y/Y- - 12, Y/- 11 для однофазных трансформаторов - одна группа - 12. Группе 11 соответствует два способа соединения: звезда/треугольник и звезда с выведенной нулевой точкой/треугольник (Y/и Y-/).