Funktionsprincipen och enheten för trefastransformatorer

Trefasström kan transformeras av tre helt separata enfastransformatorer. I det här fallet är lindningarna för alla tre faserna inte magnetiskt anslutna till varandra: varje fas har sin egen magnetiska krets. Men samma trefasström kan omvandlas med en trefastransformator, där lindningarna för alla tre faser är magnetiskt anslutna till varandra, eftersom de har en gemensam magnetisk krets.

För att klargöra principen för drift och enhet för en trefastransformator, föreställ dig tre enfas transformator, fästa vid varandra så att deras tre stavar bildar en gemensam central stav (Fig. 1). På var och en av de andra tre stängerna är primära och sekundära lindningar överlagrade (i fig. 1 visas inte sekundärlindningarna).

Antag att primärlindningarna på transformatorns alla ben är exakt lika och lindade i samma riktning (i fig. 1 är primärlindningarna lindade medurs sett uppifrån).Vi ansluter alla de övre ändarna av spolarna till neutral O och för de nedre ändarna av spolarna till de tre terminalerna i trefasnätverket.

Bild 1.

Strömmarna i transformatorlindningarna kommer att skapa tidsvarierande magnetiska flöden, som var och en kommer att sluta i sin egen magnetiska krets. I den centrala kompositstaven kommer de magnetiska flödena att summera till noll totalt eftersom dessa flöden skapas av symmetriska trefasströmmar, relativt vilka vi vet att summan av deras momentana värden är noll hela tiden.

Till exempel, om strömmen i spolen AX I, var den största och ägde rum i det angivna i fig. 1 riktning, då skulle det magnetiska flödet vara lika med dess största värde Ф och riktades in i den centrala kompositstaven uppifrån och ned. I de andra två spolarna BY och CZ är strömmarna I2 och Az3 vid samma tidpunkt lika med hälften av den högsta strömmen och har motsatt riktning med avseende på strömmen i spolen AX (detta är egenskapen hos tre- fasströmmar). Av denna anledning kommer de magnetiska flödena i BY- och CZ-spolarnas stavar att vara lika med hälften av det maximala flödet, och i den centrala kompositstaven kommer de att ha motsatt riktning i förhållande till AX-spolens flöde. Summan av flöden för det aktuella ögonblicket är noll. Detsamma gäller för alla andra ögonblick.

Inget flöde i mittstången betyder inte inget flöde i de andra stängerna. Om vi ​​förstör den centrala stången och kopplar ihop de övre och undre oken i vanliga ok (se fig. 2), så kommer flödet av spolen AX att leta sig igenom kärnorna i spolarna BY och CZ, och dessas magnetomotoriska krafter Spolar kommer att adderas tillsammans med den magnetomotoriska kraften hos spolen AX. I det här fallet skulle vi få en trefastransformator med en gemensam magnetkrets för alla tre faserna.

Figur 2.

Eftersom strömmarna i spolarna är fasförskjutna med 1/3 av perioden, är de magnetiska flödena som produceras av dem också tidsförskjutna med 1/3 av perioden, d.v.s. de största värdena på de magnetiska flödena i stavarna och spolarna följer varandra efter 1/3 av perioden...

Konsekvensen av fasförskjutningen av de magnetiska flödena i kärnorna med 1/3 av perioden är samma fasförskjutning och de elektromotoriska krafter som induceras i både de primära och sekundära lindningarna som utsätts för stängerna. Primärlindningarnas elektromotoriska krafter balanserar nästan den pålagda trefasspänningen. Sekundärlindningarnas elektromotoriska krafter ger med korrekt anslutning av spolarnas ändar en trefas sekundärspänning som matas in i sekundärkretsen.

När det gäller konstruktionen av den magnetiska kretsen är trefastransformatorer, som enfasiga, uppdelade i stavfikon. 2. och pansar.

Tre-fas stavtransformatorer klassificeras i:

a) transformatorer med symmetrisk magnetkrets och

b) transformatorer med en asymmetrisk magnetkrets.

I fig. 3 visar schematiskt en slidtransformator med en symmetrisk magnetkrets, och i fig. Figur 4 visar en stavtransformator med en obalanserad magnetisk krets. Som ses av de tre järnstängerna 1, 2 och 3, klämda över och under av järnokplattor. Det finns primära I- och sekundära II-spolar av en fas av transformatorn på varje ben.

Figur 3.

I den första transformatorn är stängerna placerade vid hörn av vinklarna i en liksidig triangel; den andra transformatorn har stängerna i samma plan.

Arrangemanget av stavarna vid hörnen i en liksidig triangel ger lika magnetiska resistanser för de magnetiska flödena för alla tre faserna, eftersom banorna för dessa flöden är desamma. Faktum är att de magnetiska flödena för de tre faserna passerar separat genom en vertikal stav helt och hållet och genom de andra två stavarna halvvägs.

I fig. 3 visar den streckade linjen sätten att stänga det magnetiska flödet för stavfasen 2. Det är lätt att se att för flödena av faserna av stavarna 1 och 3 är sätten att stänga deras magnetiska flöden exakt desamma. Detta innebär att den aktuella transformatorn har samma magnetiska resistanser för flödena.

Arrangemanget av stavarna i ett plan leder till det faktum att det magnetiska motståndet för flödet av mellanfasen (i fig. 4 för stavens 2 fas) är mindre än för flödena av slutfaserna (i fig. 4). 4 — för stavarnas 1 och 3 faser).

Figur 4.

I själva verket rör sig de magnetiska flödena i slutfaserna längs något längre banor än flödet i mittfasen. Dessutom passerar flödet av de slutliga faserna som lämnar deras stavar helt och hållet i ena halvan av oket och endast i den andra halvan (efter förgrening i mittstaven) passerar hälften av den. Mittfasflödet vid utloppet av den vertikala stången delar sig omedelbart i två halvor, och därför passerar endast hälften av mittfasflödet in i okets två delar.

Sålunda mättar flödena av ändfaserna oket i större utsträckning än flödet i mellanfasen, och därför är den magnetiska resistansen för flödena i ändfaserna större än för flödet i mellanfasen.

Konsekvensen av olikheten mellan de magnetiska resistanserna för flödena av olika faser i en trefastransformator är olikheten mellan tomgångsströmmarna i enskilda faser vid samma fasspänning.

Men med låg okjärnmättnad och bra stångjärnsmontering är denna nuvarande ojämlikhet försumbar. Eftersom konstruktionen av transformatorer med en asymmetrisk magnetisk krets är mycket enklare än den för en transformator med en symmetrisk magnetisk krets, visade sig de första transformatorerna vara mest använda. Symmetriska magnetiska kretstransformatorer är sällsynta.

Med tanke på fig. 3 och 4 och om man antar att strömmar flyter genom alla tre faserna är det lätt att se att alla faser är magnetiskt kopplade till varandra. Det betyder att de individuella fasernas magnetomotoriska krafter påverkar varandra, vilket vi inte har när trefasströmmen transformeras av tre enfastransformatorer.

Den andra gruppen av trefastransformatorer är pansartransformatorer. En pansartransformator kan betraktas som om den är sammansatt av tre enfas pansartransformatorer fästa vid varandra med ett ok.

I fig. 5 visar schematiskt en bepansrad trefastransformator med en vertikalt placerad innerkärna. Av figuren är det lätt att se att den genom planen AB och CD kan delas upp i tre enfas bepansrade transformatorer, vars magnetiska flöden kan vara stängda var och en i sin egen magnetiska krets. De magnetiska flödesbanorna i fig. 5 indikeras med streckade linjer.

Bild 5.

Som framgår av figuren, i de mittersta vertikala stängerna a, på vilka de primära I- och sekundära II-lindningarna av samma fas är överlagrade, passerar hela flödet, medan i oken b-b och sidoväggarna passerar hälften av flödet . Vid samma induktion ska okets och sidoväggarnas tvärsnitt vara halva tvärsnittet av mittstaven a.

När det gäller det magnetiska flödet i de mellanliggande delarna c — c, beror dess värde, som vi kommer att se nedan, på metoden för inkludering av mellanfasen.

Den största fördelen med ankartransformatorer jämfört med stavtransformatorer är de korta stängningsvägarna för det magnetiska flödet och därför de låga tomgångsströmmarna.

Nackdelarna med bepansrade transformatorer inkluderar för det första den låga tillgängligheten av lindningar för reparation, på grund av att de är omgivna av järn, och för det andra de sämsta förhållandena för att kyla lindningen - av samma anledning.

I transformatorer av stavtyp är lindningarna nästan helt öppna och därför mer tillgängliga för inspektion och reparation, såväl som för kylmediet.

Trefas oljefylld transformator med rörformig tank: 1 — remskivor, 2 — oljeavtappningsventil, 3 — isoleringscylinder, 4 — högspänningslindning, 5 — lågspänningslindning, 6 — kärna, 7 — termometer, 8 — terminaler för lågspänning, 9 — högspänningsplintar, 10 — oljebehållare, 11 — gasreläer, 12 — oljenivåindikator, 13 — radiatorer.

Mer information om enheten för trefastransformatorer: Krafttransformatorer — enhet och funktionsprincip