Методички / Transformatory_P2

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Электропривод и АПУ»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

МАШИНЫ

Методические указания для студентов заочной формы обучения

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Часть 2

Могилев 2007

УДК 621.313 ББК 31.261 Э 62

Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением

ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»

Одобрено кафедрой ЭП и АПУ «29» ноября 2007 г., протокол № 4

Составитель канд. техн. наук, доц. С. В. Кольцов

Рецензент канд. техн. наук, доц. С. К. Крутолевич

Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения.

Учебное издание

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Часть 2

Подписано в печать 21.12.2007 г. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 2,33 . Уч.-изд. л. 2,2 . Тираж 115 экз. Заказ № 958

Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г. 212005, г. Могилев, пр.Мира, 43

© ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2007

3

Часть 2

4 Обозначения, схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

Для силовых трансформаторов, согласно ГОСТ 11677–85, установ-

лены обозначения (маркировка) начал и концов (выводов) обмоток

и их ответвлений (отводов). В однофазном трансформаторе начало и конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначают соответственно пропис-

ными латинскими буквами А и X, а начало и конец обмотки низшего напряжения (НН) – строчными латинскими буквами а и х. При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением (СН) начало и конец ее обозначают соответственно Аm и Хm.

В трехфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначают А, В, С и X, Y, Z соответственно; начала и концы обмоток СН – Am, Вm, Cm и Xm, Ym, Zm; начала и концы обмоток НН – а, b, с и х, y, z. При этом чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со стороны отводов ВН.

Если обмотка ВН или НН имеет регулировочные ответвления, то их обозначают теми же буквами, что начало и конец обмотки, но с цифровы-

ми индексами 1, 2, 3 и т. д.

Схемы соединения обмоток трехфазного трансформатора

обозначают в виде дроби, в числителе которой ставят обозначение схемы соединения обмотки ВН, а в знаменателе – обмотки НН. В трехфазных трансформаторах обмотки могут быть соединены по схемам «звезда», «треугольник» или «зигзаг» (рисунок 28), которые соответственно могут

быть обозначены русскими буквами У и Д и латинской Z. При выводе от нейтрали у схем «звезда» или «зигзаг» отвода (ответвления) его обозначают: О – на высшем и низшем, Оm – на среднем напряжении. При этом к буквенным обозначениям схем соединения обмоток добавляют индекс «н»

(Ун, Zн).

Следует отметить, что в технической литературе и в ранее выпущенных трансформаторах можно встретить обозначение схемы знаком γ или латинской буквой Y, схемы треугольника – знаком ∆ или греческой бук-

Так, если у трансформатора обмотка ВН соединена в треугольник, а обмотка НН – в звезду с выведенной нейтралью, то такое сочетание схем

соединения обмоток обозначают ∆/Yн. При наличии третьей обмотки СН, соединенной, например, в звезду, обозначение схем соединения обмоток

4

трансформатора будет иметь вид ∆/Y/Yн, т. е. обозначение схемы соединения обмотки СН располагают между обозначениями схем соединения обмоток ВН и НН.

а – звезда; б – треугольник; в – зигзаг

Рисунок28 −Схемыивекторныедиаграммысоединенияобмотоктрансформатора

Напомним, что при соединении обмоток звездой фазное напряжение

в 3 раз меньше линейного, а фазный ток равен линейному. При соединении обмоток треугольником фазное напряжение равно линейному, а фаз-

ный ток в 3 раз меньше линейного. При одних и тех же значениях линейного напряжения и тока, плотности тока в обмотках, индукции в маг-

нитопроводе трансформатора соединенная звездой обмотка имеет в 3 раз

меньше витков, но в 3 раз больше сечение провода, чем обмотка, соединенная треугольником.

Поэтому трехфазные трансформаторы характеризуются двумя коэффициентами трансформации:

а) фазным, равным отношению числа витков фазы обмотки ВН к числу витков фазы обмотки НН или же отношению фазных напряжений этих обмоток в режиме холостого хода:

5

б) линейным, равным отношению линейного напряжения обмотки ВН к линейному напряжению обмотки НН в режиме холостого хода:

Следует также иметь в виду, что отношение первичных и вторичных линейных напряжений (коэффициент трансформации линейных напряже-

ний) UЛ1 и UЛ2 зависит не только от чисел витков обмоток w1 и w2, но и от схемы их соединения.

При соединении обмотки зигзагом соотношения между напряжениями и токами получаются такими же, как и при соединении обмотки звездой. Но для выполнения соединения зигзагом при заданном фазном на-

пряжении обмотки необходимо на 16 % увеличить число витков по сравнению с числом витков при соединении звездой. Положительной особенностью соединения обмоток трансформатора зигзагом является то, что при несимметричной нагрузке практически отсутствует искажение фазных напряжений.

Пример 5. Трехфазный трансформатор номинальной мощностью SНОМ = 100 кВ·А включен по схеме Y/∆. При этом номинальные линейные напряжения на входе и выходе трансформатора соответственно равны:

U1НОМ = 3,0 кВ, U2НОМ = 0,4 кВ. Определить соотношение витков w1/w2 и номинальные значения фазных токов в первичной I1 Ф и вторич-

ной I2 Ф обмотках.

Решение

Фазные напряжения первичных и вторичных обмоток

U1Ф = U1 НОМ/ 3 = 3,0/ 3 = 1,73 кВ; U2Ф = U2 НОМ = 0,4 кВ.

8

В качестве примера на рисунке 31 приведены схемы соединения обмоток Y/Y и соответствующие векторные диаграммы для нулевой (рисунок31, а) и шестой(рисунок31, б) групп, которыеобозначаютсяY/Y–0 иY/Y–6.

Рисунок31 −Группысоединенийобмотоктрехфазныхтрансформаторов0 (а) и6 (б)

На рисунке 32 приведены схемы соединения обмоток Y/∆ и соответствующие векторные диаграммы для одиннадцатой (рисунок 32, а) и пятой

(рисунок 32, б) групп, которые обозначаются Y/∆–11 и Y/∆–5.

Рисунок 32 − Группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

11 (а) и 5 (б)

При построении векторных диаграмм следует руководствоваться следующим: направление намотки всех обмоток принимают одинаковым; векторы ЭДС обмоток ВН и НН, размещенных на одном и том же стержне, совпадают по фазе, если в рассматриваемый момент времени ЭДС этих обмоток направлены к одноименным (см. рисунок 31, а), а если наоборот (см. рисунок 31, б), то сдвинуты на 180°; для более удобного взаимного ориентирования векторов ЭДС два одноименных вывода обмоток ВН и НН считают электрически соединенными.

Трехфазные трансформаторы с соединением обмоток Y/Y, ∆/∆, ∆/Z образуют группы 0 и 6, а с соединением обмоток Y/∆, ∆/Y и Y/Z – груп-

9

пы 11 и 5, если на каждом стержне магнитопровода размещены одноименные фазы. Если же у одной из обмоток сделать круговое перемещение (перемаркировку) обозначений выводов (без изменения самих соединений), например, вместо а–b–с сделать с–а–b и затем b–с–а, то можно получить из группы 0 соответственно группы 4 и 8, из группы 6 – группы 10 и 2, из

группы 11 – группы 3 и 7, а из группы 5 – группы 9 и 1.

Следует отметить, что с помощью соединения обмотки в зигзаг в сочетании со схемами «звезда» и «треугольник» можно получить любой сдвиг фаз между линейными ЭДС обмоток ВН и НН (рисунок 33).

При соединении обмотки трансформатора по схеме ZН (рисунок 33, а) каждая фаза состоит из двух одинаковых катушек, которые размещены на разных стержнях и соединены между собой встречно так, чтобы векторы индуктируемых в них ЭДС вычитались (рисунок 33, б).

Рисунок 33 – Схема «зигзаг» и ее векторная диаграмма

Если число витков на стержне равно w, то, разбив витки на две неравные части w′ = αw и w′′ = (1−α)w и соединив их в зигзаг, получим

откуда найдем значение для заданного угла β:

С помощью такого соединения обмоток в зигзаг можно получить не только группы 1, 2, 3,…, но и любые промежуточные.

В таблице 2 приведены схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов.