6.3. Основні практичні розрахункові співвідношення для однофазного трансформатора малої потужності.

1. Вибір необхідного перерізу магнітопроводу здійснюється за приблизною формулою, що отримана дослідним шляхом:

де P₂ = U₂I₂ – номінальна потужність, яку трансформатор повинен віддавати навантаженню.

2. Число витків первинної обмотки визначається через номінальне значення напруги U₁, що підключається до первинної обмотки:

3. Вибір числа витків вторинної обмотки здійснюється через значення потрібної вихідної напруги U₂:

4. Струм вторинної обмотки обчислюється через потужність, що споживається навантаженням Р₂:

I₂ = P₂ / U₂.

5. Потужність, що підводиться до первинної обмотки, збільшується приблизно на 10% за рахунок втрат потужності на розсіяння і нагрів трансформатора,

Р₁ ≈ 1,1Р₂,

тоді струм первинної обмотки:

I₁ = P₁ / U₁.

6. Вибір діаметрів мідних проводів первинної і вторинної обмоток здійснюється для забезпечення допустимої щільності струму (δ = 2 ÷ 5 А / мм² перерізу проводів для трансформаторів з Р₂ ≤ 1000 W). Враховуючи:

S₁ = I₁ / δ; S₂ = I₂ / δ і S₁ = πd₁² / 4; S₂ = πd₂² / 4,

де S₁ і S₂ – перерізи проводів первинної і вторинної обмоток, значення діаметрів проводів первинної і вторинної обмоток знаходяться так:

6.4. Трифазні трансформатори

При трансформації трифазного струму використовують або три однофазних трансформатори, або трифазний трансформатор з спільним магнітопроводом для всіх трьох фаз. Останній спосіб застосовується в установках середньої та невеликої потужності. На рис. 6.16 показаний устрій трифазного трансформатора.

Т рансформатор складається із осердя (І), набраного, як і у однофазного трансформатора, із ізольованих листів електротехнічної сталі. Обмотки трансформатора розміщені на трьох стрижнях, відповідних трьом фазам. Секції однойменних фаз первинної і вторинної обмоток трифазного трансформатора завжди знаходяться на одному стрижні. Секції як первинної так і вторинної обмоток трифазного трансформатора можуть з’єднуватись «зіркою» і «трикутником».

Схему з’єднань секцій обмоток трансформатора позначають дробом або (чисельник – спосіб з’єднання секцій первинної обмотки, знаменник – з’єднання секцій вторинної обмотки).

В стрижнях 1, 2, 3 трифазного трансформатора відповідно виникають магнітні потоки Ф_А, Ф_В, Ф_С, пропорційні прикладеним до первинних обмоток фазним напругам U_A, U_B, U_C.

Так як обмотки фаз ідентичні, то будуть рівні амплітудні значення магнітних потоків Ф_mА, Ф_mВ, Ф_mС. Сума магнітних потоків через властивість трифазної системи ( ) також дорівнює нулю – , що дозволяє магнітопровід трифазного трансформатора робити тристрижневим.

При з’єднанні обмоток трансформатора «зіркою» або «трикутником» потрібно знати початки і кінці секцій цих обмоток. Початки секцій первинної обмотки прийнято позначати буквами А, В, С, а відповідні їм кінці – буквами X, Y, Z. Для вторинного боку відповідно а, b, c і x, y, z.

6.4.1. Групи з’єднання обмоток трифазного трансформатора.

Розглянемо трифазний трансформатор із з’єднанням секцій обмоток (рис. 6.17). Стрілками показані позитивні напрямки напруг фаз. Векторна діаграма фазних напруг секцій обмоток також представлена на цьому рисунку.

Для побудови векторної діаграми запишемо рівняння схеми рис. 6.17-а для первинного і вторинного боку:

; ;

; ;

; .

а) б)

Рис. 6.17.

Векторна діаграма схеми показана на рис. 6.17-б. Із діаграми видно, що кути між однойменними лінійними напругами складають 360º – 30º = 330º.

Розглянемо з’єднання (рис. 6.18-а). Кут між напругами U_АВ і U_ab тут складає 360 (напруги співпадають за фазою).

а) б)

Рис. 6.18.

Схема описується рівняннями:

; ;

; ;

; .

Векторна діаграма цих рівнянь показана на рис. 6.18-б.

Кут між однойменними лінійними напругами секцій первинної і вторинної обмоток визначає групу з’єднання обмоток трансформатора. Величину цього кута прийнято умовно показувати числом, кожній одиниці якого відповідає 30. Так для маємо групу 11 (330/30 = 11), а для маємо групу 12 (360/30 = 12)¹.

Використовуючи різні схеми з’єднання секцій обмоток можна отримати різні групи з’єднання. Різноманітність груп з’єднання незручна для експлуатації трансформаторів. Тому стандарт обмежує кількість різних схем і груп з’єднань – трьома:

– 12; – 11; – 11.

Числа 12 і 11 вказують на групу з’єднання, а індекс «0» – наявність виведеної на кришку трансформатора нульової точки.

Градація трансформаторів за групами з’єднань важлива з практичної точки зору, оскільки генератори працюють на загальну лінію паралельно через трансформатори. Для паралельної роботи в лінії можна використовувати трансформатори, які мають однакові групи з’єднань.