4.2. Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах начала и концы фаз обозначают латинскими буквами у обмоток ВН прописными (заглавными) A, B, C и X, Y, Z; обмоток НН строчными a, b, c и x, y, z; обмоток СН – A_m, B_m, C_m и X_m, Y_m, Z_m. В однофазных трансформаторах маркируют начало и конец обмотки ВН – А и Х; обмотки НН – а и х; обмотки СН – A_m и X_m.

Втрёхфазных трансформаторах маркировка фаз достаточно произволь-на, но для симметрии трёхфазной системынаправление намотки обмоток всех фаз должно быть одинаково – ле-вое или правое (рис. 4.4). Изменение направления намотки меняет фазу ЭДС на 180°. Обмотки ВН и НН могут быть намотаны в разных направлениях.

Принятое чередование фаз А, В, С слева – направо, если смотреть на трансформатор со стороны вводов (отводов) ВН.

Обмотки фаз трёхфазного трансформатора соединяют в звезду, в треугольник или зигзаг (рис. 4.5). Токи в обмотках фаз İ_А, İ_В, İ_С и напряжения между началом и концом обмотки фазы называют фазными и обозначают соответственно İ_Ф и .

Токи снаружи обмоток фаз (ток İ_СЛ в идущем к линии проводе на рис. 4.5, а) и напряжения между началами фаз (или идущими к линии проводами) называют линейными и обозначают соответственно İ_АЛ, İ_ВЛ, İ_СЛ и или просто İ_Л и .

Схемузвезда получают соединением концов или начал обмоток фаз (рис. 4.5, а), обозначают буквами русской «У», латинской «Υ» или знаком « ». Токи и напряжения в схеме звезда I_Л = I_Ф, U_Л =U_Ф.

Вывод нулевой точки звезды (нейтрали) обозначают на схемах обмоток ВН, СН и НН соответственноO, O_m, о; в тексте добавлением индекса Н к обозначению схемы «У_Н», «Y_Н», « _Н ».

Схемутреугольник получают последовательным согласным соединением всех фаз (рис. 4.5. б), обозначают буквами русской «Д», греческой «Δ» или знаком « ». В треугольнике U_Л = U_Ф, I_Л =I_Ф.

Всхемезигзаг (рис. 4.5, в) обмотка каждой фазы делится на две части, обычно с равным числом витков. Начала и концы частей обозначены буквами (a),(b),(c) и (x),(y),(z). Обмотку фазы, например А, по-лучают, соединив встречно части обмоток (a)–(x) и (b)–(y) соседних фаз. Концы фаз X, Y, Z объединяют. Начала фаз обозначены А, В, С. Зигзаг обозначают латинской буквой «Z» (Z_Н) или знаком « » ( _Н).

ЭДС фазы Ė_A равна геометрической сумме ЭДС Ė_a и –Ė_b встреч-но соединённых частей (a)–(x), (b)–(y) (рис. 4.5, в), и меньше в (2 /) или 1,15 раз, чем в схемеΥ, у которой ЭДС фазы равна арифметичес-кой сумме ЭДС частей (a)–(x) и (a)–(x) обмотки одной фазы.

Поэтому при равном напряжении расход провода для схемы Z на 15 % больше, чем для схемы Υ, что является недостатком схемы Z. Преимущество схемы Z в том, что Z в отличие от Υ не чувствителен к действию токов нулевой последовательности (см. гл. 7). Поэтому схему Z_Н применяют для вторичных обмоток силовых трансформаторов.

В сетях с напряжением 35 кВ и выше желательно применять схе-мы Y_Н и Z_Н с заземлением нулевой точки. Тогда напряжение выводов и проводов линии относительно земли равно фазному и меньше линейного в раз, что снижает стоимость изоляции. В схемыY_Н и Z_Н соединяют вторичные обмотки трансформаторов, питающих распре-

делительные и осветительные сети с большим числом однофазных приёмников, включаемых между линейным и нулевым проводами.

Для уменьшения влияния несимметрии нагрузки и обусловленных насыщением магнитопровода высших гармонических потока (см. гл. 7, 8) желательно соединять одну из обмоток трансформатора в Δ.

При симметричной нагрузке независимо от соединения обмоток полная мощность трансформатора S = 3U_ФI_Ф=U_Л I_Л.

Группа соединения обмоток определяет угловое смещение век-тора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору линейной ЭДС обмотки ВН. При определении группы направление намотки об-моток считается одинаковым.

Группу соединения определяют по правилу часов, которое рассмотрим на примере соединения обеих обмоток в звезду (рис. 4.6, а).

1. Чертят векторные диаграммы фазных ЭДС обмоток ВН и НН. Первой лучше чертить диаграмму ЭДС обмотки, соединённой в звезду. На диаграммах рис. 4.6, а векторы фазных ЭДС ВН Ė_A и НН Ė_a фазы А совпадают, так как обмотки ВН А–Х и НН a–x намотаны в одном направлении, находятся на одном стержне и с ними сцеплен одинаковый магнитный поток. Всё сказанное верно и для фаз В и С.

2. Выбирают два вектора линейных ЭДС ВН и НН одинаковых по маркировке и объединяют их на одной векторной диаграмме. На рис. 4.6, а выбраны векторы линейных ЭДС ВН Ė_СА и НН Ė_са, начальные точки которых С и с объединены.

3. Диаграмму линейных ЭДС поворачивают до совмещения конца вектора ЭДС ВН с цифрой «12» часового циферблата. Номер груп-пы равен цифре часового циферблата, на которую направлен вектор линейной ЭДС НН. На рис. 4.6, а после совмещения вектора Ė_СА с цифрой «12» часового циферблата, на эту же цифру будет направлен и вектор Ė_са. В этом случае номер группы считают равным нулю.

Обозначение рассмотренного соединения обмоток трёхфазного трансформатора Y/ Y – 0, где указывают над косой чертой схему обмотки ВН, под чертой – обмотки НН, через «тире» номер группы.

В схеме на рис. 4.6, а выполним круговую перемаркировку фаз обмотки НН, заменив «a» на «b», «b» на «c», «с» на «a». Обмотка НН a–x фазы А окажется на одном стержне с обмоткой ВН C–Z фазы С (рис. 4.6, б). За счёт этого на векторной диаграмме рис. 4.6, б вектор фазной ЭДС НН Ė_a фазы А совпадает с вектором фазной ЭДС ВН Ė_С фазы С. Аналогично изменятся положение обмоток и направление векторов фазных ЭДС НН фаз В и С, а также всех линейных ЭДС НН.

Соединим точки С и с векторов линейных ЭДС Ė_СА и Ė_ca, и направим вектор Ė_СА на цифру «12» часового циферблата. Вектор Ė_ca покажет на цифру «8» (рис. 4.6, б), то есть круговой перемаркировкой

фаз обмотки НН из группы «0» получается группа номер «8». Обозна-чение соединения обмоток Y/ Y – 8. На рис. 4.6, б и ниже операции соединения и поворота векторов линейных ЭДС Ė_СА, Ė_ca совмещены.

За счёт круговой перемаркировки фаз обмотки НН на рис. 4.6, б из группы «8» получится группа «4» и соединение обмоток Y/ Y – 4.

Поменяв местами маркировку концов и начал фаз обмотки НН в исходной схеме (рис. 4.6, а) из группы «0» получим группу «6» (рис. 4.6, в). Тот же результат получится, если у обмоток НН или ВН на рис. 4.6, а изменить направление намотки. Группа «6» круговой перемаркировкой фаз обмотки НН преобразуется в группы «10» и «2».

При одинаковом соединении обмоток Y/ Y, ∆/∆ возможны только чётные группы 0, 2, 4, 6, 8, 10; из них группу 0 считают основной.

При соединении Y/∆ и размещении обмоток ВН и НН каждой фазы на одном стержне (рис 4.7, а) получается группа «11», соединение обмоток обозначают Y/∆ – 11. Из группы «11» заменой маркиров-ки начал и концов фаз при неизменной схеме получают группу «5» (рис. 4.7, в). Круговой перемаркировкой фаз НН получают из группы «11» группы «7» (рис. 4.7, б) и «3»; из группы «5» группы «1» и «9».

При соединении ∆/Y группа «11» получается, если обмотку ВН в треугольник соединять по схеме рис. 4.5, б. Если обмотку ВН соединить в треугольник по схеме рис. 4.7, а, получится группа «1».

При разных схемах соединения обмоток Y/∆, ∆/Y получаются нечётные группы 1, 3, 5, 7, 9, 11, из них группа 11 – основная.

В трёхфазных трансформаторах возможно 12 групп, изменение номера группы на 1 поворачивает вектор линейной ЭДС НН на 30°.

Угловое смещение вектора линейной ЭДС НН от вектора линей-ной ЭДС ВН отсчитывают по часовой стрелке (рис. 4.6, 4.7), эл. град,

, (4.1)

где N_ГР – номер группы; для соединений обмоток Y/ Y – 8 (рис. 4.6, б) угол α = 8·30° = 240° и Y/∆ – 11 (рис. 4.7, а) угол α = 11·30° = 330°.

В России выпускают трёхфазные трансформаторы только основных групп 0 и 11 с соединением Y/Y – 0 (Y/Y_Н – 0); Y/∆ – 11 (Y_Н/∆ –11); ∆/ Y_Н – 11 и Y/ Z_Н – 11. Другие соединения выполняют по заказу.

В однофазных трансформаторах возможны только две группы соединения «0» и «6», так как обмотки ВН и НН находятся на одном стержне (как обмотки ВН A–X и НН a–x фазы А на рис. 4.6, а, в). Обо-

значают соединение обмоток I/I – 0 и I/I – 6. В России выпускают только трансформаторы с соединением обмоток I/I – 0.