4.6. Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы выполняются обычно трехстержневыми (рис. 4.8). Начала обмоток высшего напряжения обозначаются буквами А, В, С, а их концы – X, Y, Z. Начала обмоток низшего напряжения обозначаются строчными буквами а, b, с, концы – х, у, z.

Рис. 4.8. Трехфазный трехстержневой трансформатор (а) и его принципиальная электрическая схема (б)

Обмотки могут соединяться звездой или треугольником. В России приняты схемы и группы соединения . Цифры 0 и 11 означают, что углы между векторами первичных и вторичных линейных э.д.с. равны углам между часовой и минутной стрелками часов в указанное время. При цифре 0 угол сдвига 0°, а при 11 – угол сдвига 30°.

Электромагнитные процессы, происходящие в трехфазных трансформаторах, аналогичны процессам в однофазных трансформаторах. Трехфазные трансформаторы также испытываются в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Потери в стали определяются из опыта холостого хода

∆Р_ст = 3Р_Ф.

Потери в меди – из опыта короткого замыкания

∆Р_м = 3I²_Ф R_Ф,

где: I_Ф – ток фазы;

R_Ф – сопротивление фазы.

Мощность независимо от схемы соединения обмоток определяют по формулам:

активная:

реактивная:

полная:

4.7. Параллельная работа трансформаторов

Электроснабжение промышленных предприятий обычно осуществляется не одним трансформатором, а несколькими, включенными параллельно. Параллельная работа трансформаторов обеспечивает бесперебойное электроснабжение предприятий. При выходе из строя одного трансформатора или выключении его для проведения профилактических работ нагрузка распределяется между другими трансформаторами.

Параллельное соединение трансформаторов осуществляется по схеме рис. 4.9.

Рис. 4.9. Схема включения двух трехфазных трансформаторов на параллельную работу

Первичные обмотки подключаются параллельно к шинам высокого напряжения, а вторичные обмотки подключаются параллельно к шинам низкого напряжения. Для нормальной работы трансформаторов должны удовлетворятся следующие условия:

1. Коэффициенты трансформации трансформаторов должны быть равны.

2. Все трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединения обмоток.

3. Напряжения короткого замыкания должны быть равны.

При несоблюдении первых двух условий по трансформаторам протекают уравнительные токи, что приводит в перегреву обмоток и снижению к.п.д.

При несоблюдении третьего условия трансформатор с меньшим U_K загружается большим током, чем трансформатор с большим значением U_K. Это приводит к неравномерной загрузке трансформаторов.

4.8. Специальные трансформаторы

4.8.1. Автотрансформаторы.

Автотрансформатором называется трансформатор с объединенными в общую электрическую цепь первичной и вторичной обмотками. Автотрансформаторы бывают однофазные и трехфазные, повышающие и понижающие.

На рис. 4.10 показана схема включения автотрансформатора в сеть. Обмотка с числом витков W₁ включается в сеть, обмотка с числом витков W₂ включается на нагрузку, т.е. автотрансформатор по существу имеет одну обмотку, часть которой включается на нагрузку.

Рис. 4.10. Схема включения автотрансформатора в сеть

Коэффициент трансформации автотрансформатора

.

Для нагруженного автотрансформатора, пренебрегая потерями, получаем

или .

Ток на общем участке обмоток автотрансформатора

.

Полная мощность вторичной обмотки трансформатора (проходная мощность)

S₂ = U₂I₂ = S_эл + S_маг ,

где: S_эл – мощность, передаваемая электрическим путем;

S_маг – мощность, передаваемая магнитным путем.

Недостаток автотрансформаторов состоит в том, что первичная цепь электрически связана со вторичной цепью.

Трехфазные автотрансформаторы применяются для связи систем электроснабжения, например, 110/220 кВ, 220/330 кВ и 330/500 кВ.

Однофазные автотрансформаторы применяются в лабораториях для плавного изменения напряжения от 0 до l,2U_1Н, в устройствах связи и автоматики.