Что такое группа соединения обмоток трансформатора

Устройство трехфазных трансформаторов и их особенность

Трехфазный трансформатор представляет собой соединение трех однофазных трансформаторов. Поэтому вся теория, рассмотренная для однофазного трансформатора относится и к трехфазному применительно к одной фазе. Но в трехфазных трансформаторах есть свои особенности, которые мы рассмотрим ниже.

По конструкции трехфазные трансформаторы бывают в двух основных видах.

трансформаторы с независимой магнитной системой (групповые), где каждая фаза трансформируется своим трансформатором, рис. 26

Трансформаторы трехстержневые, где существует магнитная связь между фазами, рис. 27.

Недостатки группового трансформатора:

занимает большую площадь;

резерв достаточен на 1/3 установленной мощности;

транспортный габарит меньше чем у трехстержневого трансформатора.

Групповой трансформатор используется на большие мощности на тепловых станциях.

Трехстержневые трансформаторы используется в распределительных сетях на предприятиях.

Эта особенность относится к трехстержневому трансформатору (рис.2). Поток в среднем стержне при холостом ходе проходит путь меньше, чем в крайних стержнях, а это приводит к тому, что токи в крайних стержнях на 40-50% больше, чем в среднем при симметричном потоке. Т.е. при холостом ходе токи представляют несимметричную систему. Модули не равны и угол не равен 120°, рис. 28.

При нагрузке система токов по фазам принимает симметричную систему.

Связана со способом соединения обмоток. Гостом предусмотрены следующие способы соединения обмоток: , D, Z. Обозначение фаз.

Начало	концы
Обмотка В.Н.	A, B, C	X, Y, Z
Обмотка Н.Н.	a, b, c	x, y, z

При изготовлении трансформаторов, гостом предусматриваются следующие способы соединения:

/ для мелких распределительных трансформаторов (на предприятиях);

/D для трансформаторов средней и большой мощности;

0/D для трансформаторов большой мощности при повышенном напряжении.

Соединение в зигзаг делается на стороне низкого напряжения, рис. 29

Соединение делается так, чтобы ЭДС этих полуобмоток вычитались, для этого необходимо конец одной части фазы соединить с концом второй части обмотки другого стержня.

Рис.29

Такой способ применяется там, где существует резкая не симметрия (печные трансформаторы, трансформаторы для выпрямительных устройств). При таком способе соединения выравнивается магнитная не симметрия по стержням.

2-6-2. Группы соединения трехфазных трансформаторов

Группой соединения трансформатора называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения.

Группа соединения зависит от:

от направления намотки;

маркировки концов обмотки;

схемы соединения обмоток.

Группы соединения трехфазных трансформаторов:

1) соединение /D, рис 30.

2) соединение / , рис. 31.

Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу.

9.Трансформаторы измерительные: устройство, назначение, типы.

Измерительный трансформатор — электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения пропорции ифазы измеряемого сигнала в измерительной (вторичной) цепи.

По виду измеряемого значения:

трансформаторы тока (переменного);

трансформаторы постоянного тока.

По количеству коэффициентов трансформации:

По способу установки:

По материалу диэлектрика:

Назначение измерительных токовых трансформаторов заключается, прежде всего, в трансформации (пропорциональном понижении) измеряемой силы электрического тока до величин, которые наиболее безопасных и допустимы для его непосредственного измерения. Иными словами говоря, измерительные трансформаторы тока в значительной мере расширяют рабочие пределы измерения электроизмерительных устройств (счётчиков).
Наиболее подходящий пример необходимости применения измерительных трансформаторов тока – случай, когда в силу определённой потребляемой электрической мощности, действующая величина измеряемой силы тока значительно превышает предельно допустимое значение, которое безопасно для самого электрического прибора учёта. То есть, в случае прямого включения электрической нагрузки с чрезмерной потребляемой мощностью, при которой измерительные катушки электросчётчика просто сгорят. Это в итоге приведёт к его поломке. В данном случае электрический счётчик необходимо обязательно включать через измерительный трансформатор тока.

Конструктивно трансформатор напряжения изготовляется и как самостоятельный аппарат однофазного или трехфазного исполнения, и как встраиваемый в конструкции выключателей, комплектных экранированных токопроводов, комплектных распределительных устройств или пристраиваемый к ним.

Рис. 6-4. трансформатор напряжения типа НОМ-10: а — общий вид; б — выемная часть

1 — зажимы для присоединения шин ВН; 2 — изоляторы вводов ВН; 3 — выводы НН; 4 — болт для заземления; 5 — изоляторы выводов НН; 6 — пробка отверстия для залива масла; 7 — обмотка ВН;
8 — сердечник; 9 — бак с маслом
Изготовляемые в виде самостоятельной конструкции трансформаторы напряжения показаны на рис. 6-4—6-7.
В зависимости от напряжения, назначения, схемы конструкции, способа охлаждения, места установки трансформаторы напряжения различаются маркой.
Типы HOC, HOCK, НТС, НТСК. — это однофазные (О) или трехфазные (Т), сухие (С), компенсированные (К) трансформаторы напряжения; они предназначены для внутренних установок напряжением до 6 кВа Типы НОМ, ЗНОМ (с заземлением внутреннего конца обмотки высокого напряжения), НТМК, НТМИ, выполненные в баке с маслом, с естественным масляным охлаждением применяются для внутренних установок напряжением до 18 кВ; однофазные трансформаторы напряжения — до 35 кВ.
Типы НКФ (напряжения, каскадный, фарфоровый) для напряжения до 500 кВ изготовляются однофазными в фарфоровом кожухе, заполненном маслом, с металлической головкой — расширителем.

10.Сварочные трансформаторы: устройство, принцип действия, назначение. Внешние характеристики сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор – это аппарат, преобразующий переменное напряжение сети в переменное напряжение для сварки (как правило, понижает переменное напряжение до значения менее 141 В).т.е увеличивает ток понижает напряжение.

Рисунок. Устройство сварочного трансформатора (с подвижными обмотками)

Регулирование силы тока в таком сварочном трансформаторе осуществляется с помощью подвижной обмотки.

Рисунок. Схема регулирования тока в сварочном трансформаторе с подвижными обмотками

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Сварочный трансформатор (рис. 6) имеет стержневой сердечник 2 и смонтированные на нем первичную 1 и вторичную 3 обмотки.

Режим холостого хода трансформатора (рис. 6, а) устанавливают (при разомкнутой цепи вторичной обмотки) в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U1. При этом в первичной обмотке проходит ток I1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот поток создает во вторичной обмотке переменное напряжение U2. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не проходит, и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение при холостом ходе максимально. Эта величина — напряжение холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе (коэффициент трансформации k) равно отношению количества витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток. В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 или 380 В преобразуется в более низкое — 60. 90 В. Такие трансформаторы называются понижающими.

Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикойдуги.

Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 90.

Рис. 90. Внешние характеристики источников питания:

1 — крутопадающая, 2 — пологопадающая, 3 — жесткая, 4 — пологовозрастающая

Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1, при пологопадающей — а2.

Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 91).

Рис. 91. Внешние характеристики источников питания (а) и сварочной дуги (б) (сплошная линия — генератора, штриховая — дуги в момент возбуждения, штрихпунктирная — дуги при горении)

В момент зажигания дуги (рис. 91, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3-5 мм напряжение возрастает по кривой 2-3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с.

Дата добавления: 2015-06-10 ; просмотров: 6264 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Группой соединения обмоток трансформатора называют условное число, характеризующее сдвиг фаз одноименных линейных напряжений обмоток НН, СН и ВН. Это число, умноженное на 30 o , дает угол отставания в градусах векторов линейных напряжений обмоток НН и СН по отношению к векторам соответствующих линейных напряжений обмотки ВН. В обозначении трансформатора номер группы соединения указывается после обозначения схемы соединения обмоток, Y/Y-0, или Y/Δ-11 и др.

Для определения группы соединений используют аналогию со стрелочными часами. Минутная стрелка часов совмещается с напряжением ВН и устанавливается на цифре 0 (12), а часовая совмещается с одноименным напряжением НН и указывает на группу соединения (рисунок 1.9).

Рис. 1.9. Определение группы соединения обмоток трансформаторов.

В однофазных трансформаторах угол между напряжениями ВН и НН может быть равен 0 или 180°, что соответствует группам 0 или 6 и обозначаются I/I-0 или I/I-6. В трехфазных трансформаторах линейные напряжения ВН и НН могут быть сдвинуты на угол, кратный 30°.

Различные группы получают сочетанием схем соединения фаз обмоток с маркировкой зажимов этих фаз по стержням трансформатора.

Четные номера групп образуются при однотипных схемах соединения обмоток ВН и НН (Y/Y, D/D), нечетные – при разнотипных схемах соединения (Y/D, D/Y и др.).

Группы соединения 0, 6, 11, 5 называются основными. У основных групп катушки фаз с одинаковой маркировкой выводных зажимов располагаются на одних и тех же стержнях, у производных – на различных. Производные группы соединения обмоток получаются из основных путем круговой перемаркировки обозначений выводов (например, из ABC в CBA и др.).

Путем круговой перемаркировки обозначений выводов одинаково обозначенные напряжения поворачиваются на угол 120° = 4×30°: номер группы изменяется на 4.

Рис. 3.4. Основные схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов с векторными диаграммами.

Перемена местами обозначения начал и концов фазных обмоток изменяет фазу всех напряжений на 180°: номер группы изменяется на 6.

При замене обмотки НН на обмотку ВН или обмотки ВН на обмотку НН с сохранением их соединений и маркировки номер группы изменяется с на (например, при изменении схемы обмоток с Δ/Y-11 на Y/Δ группа изменяется с 11 на 1).

При соединении обмоток трансформатора в треугольник группа зависит также от способа объединения обмоток в треугольник. Так, при изменении соединения выводов с а–у, b–z, с–х на а–z, b–х, с–у линейные напряжения поворачиваются на 60° = 2×30°: номер группы увеличивается на 2.

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов используются только группы 0 и 11 с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды (Y/Y-0, Y/Δ-11, Y/Δ-11). Стандартом также предусмотрена группа соединения Δ/Y-11 (рисунок 3.7).

Экспериментальное определение группы соединения обмоток. Существует несколько методов определения группы соединения обмоток трансформаторов, среди которых наиболее распространены метод фазометра, метод вольтметра, метод моста, метод постоянного тока.

Метод фазометра (прямой метод) основан на непосредственном измерении угла фазового сдвига между соответствующими линейными напряжениями (ЭДС) обмоток ВН и НН с помощью фазометра , включенного по схеме, показанной на рисунке 1.10. Параллельную обмотку фазометра U-U* подключают к стороне ВН, а последовательную обмотку I-I* к стороне НН. Для ограничения тока в последовательной обмотке ее подключают через добавочное сопротивление . Затем трансформатор включают в сеть с симметричным трехфазным напряжением. Для удобства измерений желательно, чтобы фазометр имел полную (360°) шкалу.

Метод вольтметра – это косвенный метод проверки группы соединений, основанный на измерении вольтметром напряжений (ЭДС) между одноименными выводами обмоток ВН и НН.

Если проверяют группу соединения Y/Y-0, рисунок 1.10, то, соединив проводом выводы А и а, измеряют напряжение (между выводами B и b) и (между выводами C и c). Если предполагаемая группа соединения Y/Y-0 соответствует фактической, то

,
где – отношение линейных напряжений (ЭДС) ВН и НН, т.е. коэффициент трансформации линейных напряжений (ЭДС).

Если проверяют группы соединения 6, 11 или 5, то для проверки измеренных значений напряжений пользуются формулами:

группа Y/Y-6 ,

группа Y/Δ-11 ,

группа Y/Δ-5 .

Если условия равенства напряжений по приводимым формулам не соблюдаются, то это свидетельствует о нарушениях в маркировке выводов трансформатора.

Рис. 1.10. Определение групп соединения обмоток трехфазных трансформаторов методами фазометра (слева) и вольтметра (справа).

Метод моста. Применяется при определении группы соединения обмоток трансформатора одновременно с измерением коэффициента трансформации с помощью компенсационного моста.

Метод постоянного тока применяется в однофазных трансформаторах и трехфазных трансформаторах со схемой соединения Y/Y или Δ/Δ, если соединение выполнено вне бака трансформатора. Начала и концы входных обмоток поочередно включают на постоянное напряжение и определяют полярность напряжения на соответствующих выходных зажимах с помощью магнитоэлектрического вольтметра. Полярность проверяют в момент замыкания ключа. При одинаковой полярности трансформатор относится к группе 0, при различной – к группе 6.

Дата добавления: 2015-11-23 ; просмотров: 4730 | Нарушение авторских прав

Группы соединений обмоток трансформаторов

Группы соединений обмоток трансформаторов.

Между первичной и вторичной э. д. с. трансформатора, включенного под напряжение, может быть угол сдвига, который в общем случае зависит от схемы соединения и направления намотки обмоток, а также от обозначения (маркировки) зажимов.
Число сочетаний схем соединений У и Д может быть не более четырех: У/У, У/Д, Д/Д и Д/У, но, принимая во внимание возможность намотки обмоток на магнитопроводе в разных направлениях, случайное и преднамеренное изменение маркировки зажимов, а также соединение фазных обмоток в треугольник в ином чередовании, число схем включений трансформатора значительно возрастает. Приведем примеры. У каждой обмотки есть начало и конец. И хотя эти понятия условны, они имеют прямое отношение к действующей в обмотке э. д. с. Если у одной из обмоток поменять обозначения начала и конца (рис. 1), то, принимая ориентацию э. д. с. по отношению к новому началу прежней (от х к а), необходимо считать вектор э. д. с. повернутым на 180°. К такому же результату приводит и изменение направления намотки обмоток. В обмотках с односторонней намоткой (витки обеих обмоток идут от начал в правую или левую сторону) э. д. с. совпадают по направлению, при разносторонней намотке — сдвинуты на 180°.

Рис. 1. Изменение на 180° фазы наведенной э. д. с. при перемене обозначений зажимов. а — фазы э.д.с. Е А и Еа совпадают; б — э.д.с, Е А и Еа находятся в противофазе.

На рис. 2, а показано соединение фазных обмоток треугольником в стандартном порядке: а — у; b — z: с — х. Если обмотки соединить в порядке а — z: с — у; Ь — х (рис. 2,6), то векторы линейных э. д. с. НН смещаются по отношению друг к другу на 60° (рис. 2, в).
Чтобы упорядочить все многообразие схем соединений обмоток трансформаторов, введено понятие о группе соединений, характеризующее угловое смещение векторов линейных э. д. с. вторичных обмоток относительно одноименных векторов линейных э. д. с. обмотки ВН, независимо от того, является ли трансформатор понижающим или повышающим. Группа соединений обозначается числом, которое при умножении на 30° дает угол отставания вектора э. д. с. вторичной обмотки. Если, например, схема и группа соединений трансформатора обозначена У/Д-11, то смещение векторов линейных э.д.с. равно 330°.

Рис. 2. Два варианта схем соединения фазных обмоток НН треугольником.

В ГОСТ предусмотрены две группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов: 0 и 11. Практически могут встретиться 12 групп и, кроме того, такие соединения, которые вообще
не могут быть отнесены к какой-либо определенной группе. Заметим, что нестандартные группы могут быть получены ошибочно при монтаже и ремонте оборудования без вскрытия трансформатора и пересоединения его обмоток. Для этого достаточно, например, перекрасить шины фаз или перемаркировать обозначения выводов. Типичными являются следующие случаи. При перемещении
обозначений выводов фаз (циклическая перемаркировка фаз), когда по кругу меняются местами надписи на выводах трех фаз на стороне ВН или НН (рис. 3), группа соединений каждый раз изменяется на 4 или 8 угловых единиц. Так, при подсоединении трансформатора зажим фазы b может ошибочно оказаться подсоединенным к сборной шине фазы а, зажим фазы с — к шине фазы b и т. д. Такое подсоединение равносильно перемаркировке фаз и влечет за собой изменение исходной группы трансформатора на 4 единицы. Действительно, построение и совмещение векторных диаграмм (рис. 4) показывает что векторы повернуты на 120°, или на 4 единицы.

Рис. 3. Циклическая перемаркировка фаз обмотки в стандартной схеме У/У-О.

Рис.4. Циклическая перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки.
Обозначение фаз НН, соответствующее группе У/У-0 показано в скобках.

Перестановка обозначений двух фаз на стороне ВН и одновременно НН (двойная перемаркировка) у трансформатора, имеющего нечетную группу соединений, вызывает угловое смещение векторов э.д. с. вторичной обмотки относительно их первоначального положения на 60 или 300°. Величина угла зависит от того, какие две фазы на стороне ВН, а также на стороне НН перемещаются — одноименные или разноименные. На рис. 5 показано, что достаточно поменять местами соединительные шины двух фаз А и С на стороне ВН и тех же фаз на стороне НН, как группа 11 перейдет в группу 1, а при перемене мест фаз А и С и одновременно b и c группа 11 превращается в 9.

Рис. 5. Двойная перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки на стороне ВН и НН.
а — исходная группа У/Д-11; б — перемаркировка одноименных фаз А и С; а и с; в — перемаркировка разноименных фаз А и С; b и с.

Наиболее вероятен в эксплуатационной практике случай перекрещивания шин только двух фаз на какой-нибудь одной стороне (ВН или НН), например фаз b и с. При этом изменяется порядок чередования фаз. Вместо а — 6 — с порядок чередования будет а — с — b (рис. 6 ), и углы сдвига фаз одноименных э.д.с. обмоток ВН и НН будут неодинаковы: j Аа = 0°; j Bb = 120°; j Сс = 240°. Это обстоятельство не позволяет отнести трансформатор к определенной группе соединений.

Рис. 6. Ошибочное обозначение выводов двух фаз.

Одним из основных условий параллельной работы трансформаторов является тождественность групп соединений их обмоток, что устанавливается по паспортным данным или специальными измерениями. Но даже при одинаковых группах перед первым включением в работу (после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток, отсоединением кабелей и пр.) трансформатор фазируют с сетью, так как на зажимах включающего аппарата (выключателя, отделителя, рубильника) может появиться сдвиг фаз в результате неправильного присоединения токоведущих частей к аппаратам и выводам трансформатора, о чем было сказано выше. Здесь следует особо подчеркнуть, что цель фазировки заключается не в определении группы, к которой принадлежит включаемый трансформатор, а в проверке согласованности соединяемых фаз всех элементов трехфазной цепи как со стороны высшего, так и низшего напряжений .