Balanserande transformatorer

Spänningen mellan varje fas i det trefasiga växelströmsnätet och den neutrala ledningen är idealiskt 220 volt. Men när olika belastningar, olika i natur och storlek, är anslutna till var och en av faserna i kraftnätet, uppstår ibland en ganska betydande obalans av fasspänningar.

Om belastningsmotstånden var lika skulle strömmarna som flyter genom dem också vara lika med varandra. Deras geometriska summa skulle vara noll. Men som ett resultat av olikheten mellan dessa strömmar i den neutrala ledningen uppstår en utjämningsström (nollpunkten skiftas) och en avvikelsespänning uppstår.

Fasspänningarna förändras i förhållande till varandra och en fasobalans hittas... Konsekvensen av en sådan fasobalans är en ökning av elförbrukningen från nätet och felaktig drift av elektriska mottagare, vilket leder till haverier, skador och för tidigt slitage av isoleringen. I en sådan situation äventyras användarnas säkerhet.

För autonoma trefasiga kraftkällor är den ojämna belastningen av faserna fylld med alla typer av mekaniska skador. Som ett resultat är det fel på elektriska mottagare, försämring av kraftkällor, ökad förbrukning av olja, bränsle och kylvätska för generatorn. I slutändan ökar kostnaderna för både el i allmänhet och förbrukningsvaror för generatorn.

För att eliminera fasobalansen, utjämna fasspänningarna, måste du först beräkna belastningsströmmarna för var och en av de tre faserna. Det är dock inte alltid möjligt att göra detta i förväg. I industriell skala kan förluster på grund av fasspänningsobalans helt enkelt vara kolossala och den ekonomiska effekten till viss del förödande.

För att eliminera negativa trender måste du tillämpa fasbalansering... För detta ändamål används så kallade baluntransformatorer.

I en trefastransformator är både den högre och lägre spänningens faslindningar stjärnkopplade, en extra balanseringsanordning är inbyggd i form av en extra lindning som omger högspänningslindningarna. Denna extra lindning är utformad för att motstå den kontinuerliga strömmen av transformatorns märklast, dvs. för märkströmmen för en fas. Lindningen ingår i transformatorns neutrala trådbrott från följande beräkning.

Vid utjämning av ström i nollledaren, på grund av en obalanserad belastning, kommer nollsekvensflödena i magnetkretsen (driftstransformatorernas lindningar) att kompenseras helt av de motsatt riktade nollföljdsflödena i balanseringslindningen. Fasspänningsobalans är trots allt helt förhindrad.

Kopplingsschemat för lindningarna i en trefasfasbalanserande transformator visas i figur 1.

Ris. 1. Balanseringstransformatorns enhet

1) Trestegs magnetisk krets för en trefastransformator.

2) Högspänningsspolar.

3) Lågspänningslindningar.

4) Lindning från kompenserande varv.

5) Avstånd kilar.

6) Änden av kompensationslindningen ansluten till den neutrala delen av lågspänningslindningarna.

7) Änden på kompensationsspolen som tas ut.

Energiegenskaperna hos sådana transformatorer, tomgångsförluster, kortslutning och andra, eftersom tillägget av en balanseringsanordning nästan inte förändras, men elförlusterna i nätverket minskas avsevärt. Med ojämn fasbelastning är fasspänningssystemet symmetriskt på samma sätt som vid anslutning av lindningarna enligt stjärnsicksackschemat.

Balanseringstransformator TST

Forskarnas beräkningar och experiment visade att med korrekt matchning av varven på kompensations- och arbetslindningarna, når spänningen på transformatorns kompensationslindning med balanseringsanordningen, lika med märkströmmen i nollledaren, värdet av märkfasspänningsbalanseringen på den neutrala delen av lindningarna med låg nollsekvens EMF-spänning som härrör från driftlindningarna till noll.

Denna design minskar avsevärt nollsekvensresistansen hos en trefas krafttransformator. Detta ger en betydande ökning av enfasiga kortslutningsströmmar och är en av huvudfördelarna med baluntransformatorer, eftersom det ger pålitlig och enkel justering reläskydd och dess pålitliga kortslutningsfunktion.

Dessutom är den destruktiva effekten av en stor enfas kortslutningsström på lindningarna av en sådan balanserande transformator mycket mindre än kortslutningsströmmen i frånvaro av en balanserande lindning, eftersom det destruktiva kraftfulla nollsekvens asymmetriska flödet är nu fullt kompenserad.