Расчет трехфазного трансформатора звезда треугольник

Пример 3.1. Расчёт параметров трёхфазного трансформатора

Трёхфазный трансформатор имеет следующие данные: номинальная мощность S_н = 63000 ВА, номинальные напряженияU_1Н = 10000BиU_2Н =U₂₀= = 400 В, потери холостого ходаP₀ = 265 Вт,потери короткого замыкания P_КН = 1280 Вт, напряжение короткого замыканияu_ксоставляет 5,5 % от номинального значения, ток холостого ходаi₀cоставляет 2,8 % от номинальной величины. Определить: а) номинальные фазные напряжения первичнойU_1НФ и вторичной U_2НФобмоток при схеме соединения Y⁄∆ ; б) фазныйk_фи линейныйk_Лкоэффициенты трансформации; в) номинальные токи первичнойI_1Ни вторичнойI_2Нобмоток ; г) КПД при коэффициенте нагрузки β = 0,5 иcosφ₂= 0,8; д) абсолютное значение напряжения короткого замыкания; е) параметры схемы замещения трансформатора; ж) процентное изменение напряжения на вторичной обмотке приcosφ₂ = 0,8 (φ₂> 0 иφ₂ 0) получаем:

,

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Соединение в треугольник, звезду и зигзаг

Перед рассмотрением вопросов о группах соединений трансформаторов рассмотрим основные виды соединения обмоток силовых трансформаторов.

Соединение обмоток трансформатора в звезду

При соединении в звезду действуют следующие соотношения –

• линейные токи равны фазным,
• линейные напряжения больше фазных в √3 раз

Возможно множество вариантов соединения обмоток трансформатора в звезду, некоторые из них приведены на рисунке ниже. И, как говорится, не все из них одинаково полезны, а точнее, для разных случаев необходима разная схема соединений.

Следует отметить, что в звезду можно соединить как один трехфазный трансформатор, так и три однофазных. На рисунке обозначаются:

• А, В, С – начала обмоток высшего напряжения
• Х, Y, Z – окончания обмоток высшего напряжения
• a, b, c – начала обмоток низкого напряжения
• x, y, z – окончания обмоток низкого напряжения

Соединение обмоток трансформатора в треугольник

Соединение в треугольник так называется из-за внешнего сходства с треугольником (видно на рисунке).

При соединении в треугольник действуют следующие соотношения –

• линейные токи больше фазных в √3 раз
• линейные напряжения равны фазным

Три вторичные обмотки, при соединении в треугольник соединены последовательно, образуя тем самым замкнутую цепь. В этой цепи отсутствует ток, так-как ЭДС фаз сдвинуты на 120 градусов и их сумма в каждый момент времени равна нулю. Так же ток равен нулю при соблюдении тотчасно следующих условий – ЭДС имеют синусоидальную форму, обмотки имеют одинаковые числа витков.

Звезда и треугольник в вопросе о третьих гармониках трансформаторов

В трансформаторах схему треугольник используют кроме прочего для получения токов третьих гармоник, которые необходимы для создания синусоидальной ЭДС вторичных обмоток. Другими словами, для исключения третьей гармонической составляющей в магнитном потоке.

Чтобы ввести третьи гармоники при соединении в звезду — соединяют нейтраль звезды с нейтралью генератора, по этому пути и начинают пробегать третьи гармоники.

Соединение обмоток трансформатора в зигзаг

Соединение в зигзаг используется в случае, если на вторичных нагрузках неравномерная нагрузка. После соединения в зигзаг нагрузка распределяется более равномерно по фазам и магнитный поток трансформатора сохраняет равновесие, несмотря на неравномерную нагрузку.

Рассмотрим соединение в зигзаг-звезду трехфазного силового трансформатора. Схематично изображение приведено на рисунке.

Первичные обмотки соединяются в звезду. Далее разделяем каждую вторичную обмотку напополам. И далее соединяем, как показано на рисунке.

При соединении в зигзаг-звезду потребуется большее число витков, чем при простой звезде. Также при таком соединении возможно получение трех классов напряжения, например 380-220-127В.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика

Источник

Практическая работа «Расчет параметров трехфазных трансформаторов»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

« Расчет параметров трехфазных трансформаторов »

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить значения параметров трехфазного трансформатора, построить треугольник короткого замыкания, проанализировать значение номинального напряжения на выходе трансформатора при различных видах нагрузки.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

Трансформирование трехфазной системы напряжений можно осуществить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу (рис. 2.1, а). Однако относительная громоздкость, большой вес и повышенная стоимость — недостаток трансформаторной группы, поэтому она применяется только в установках большой мощности с целью уменьшения веса и габаритов единицы оборудования, что важно при монтаже и транспортировке трансформаторов.

Рис. 2.1. Трансформаторная группа (а) и трехфазный трансформатор (б)

В установках мощностью примерно до 60000 кВ-А обычно применяют трехфазные трансформаторы (рис. 1.20, б), у которых обмотки расположены на трех стержнях, объединенных в общий магнитопровод двумя ярмами (см. рис. 1.2). Но получен ный таким образом магнитопровод является несимметричным: магнитное сопротивление потоку средней фазы ФВ меньше маг нитного сопротивления потокам крайних фаз ФА и Фс (рис. 1.21, а).

Рис. 2.2. Трехстержневой магнитопровод и векторные диаграммы

Для уменьшения магнитной несимметрии трехстержневого магнитопровода, т.е. уменьшения магнитного сопротивления потокам крайних фаз, сечение ярм делают на 10—15% больше сечения стержней, что уменьшает их магнитное сопротивление. Несимметрия токов х.х. трехстержневого трансформатора практически не отражается на работе трансформатора, так как даже при небольшой нагрузке различие в значениях токов , и становится незаметным.

Таким образом, при симметричном питающем напряжении и равномерной трехфазной нагрузке все фазы трехфазного трансформатора, выполненного на трехстержневом магнитопроводе, практически находятся в одинаковых условиях. Поэтому рассмотренные выше уравнения напряжений, МДС и токов, а также схема замещения и векторные диаграммы могут быть использованы для исследования работы каждой фазы трехфазного трансформатора.

Обмотки трехфазных трансформаторов принято соединять по следующим схемам: звезда; звезда с нулевым выводом; треуголь ник; зигзаг с нулевым выводом. Схемы соединения обмоток трансформатора обозначают дробью, в числителе которой указана схема соединения обмоток ВН, а в знаменателе — обмоток НН. Например, Y / A означает, что обмотки ВН соединены в звезду, а обмотки НН — в треугольник.

Рис. 2.3. Соединение обмоток в зигзаг

Соединение в зигзаг применяют только в трансформаторах специального назначения, например в трансформаторах для выпрямителей. Для выполнения соединения каждую фазу обмотки НН делят на две части, располагая их на разных стержнях. Указанные части обмоток соединяют так, чтобы конец одной части фазной обмотки был присоединен к концу другой части этой же обмотки, расположенной на другом стержне (рис. 2.3, а). Зигзаг называют равноплечным, если части обмоток, располагаемые на разных стержнях и соединяемые последовательно, одинаковы, и неравноплечными, если эти части неодинаковы. При соединении в зигзаг ЭДС отдельных частей обмоток геометрически вычитаются (рис. 2.3, б).

Выводы обмоток трансформаторов принято обозначать следующим образом: обмотки ВН — начало обмоток А, В, С, соответствующие концы X , Y , Z ; обмотки НН — начала обмоток а, Ь, с, соответствующие концы х, у, z .

При соединении обмоток звездой линейное напряжение больше фазного (), а при соединении обмоток треугольником линейное напряжение равно фазному ( U л = U ф ).

Отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора определяется следующим образом:

Отношение линейных напряжений

Таким образом, отношение линейных напряжений в трехфазном трансформаторе определяется не только отношением чисел витков фазных обмоток, но и схемой их соединений.

Пример 2.1. Трехфазный трансформатор номинальной мощностью S ном =100 кВ-А включен по схеме Y /∆. При этом номинальные линейные напряжения на входе и выходе трансформатора соответственно равны: U 1ном = 3,0 кВ, U 2ном = 0,4 кВ. Определить соотношение витков wllw 2 и номинальные значения фазных токов в первичной I 1ф и вторичной I 2ф обмотках.

Решение. Фазные напряжения первичных и вторичных обмоток

Требуемое соотношение витков в трансформаторе w 1/ w 2 = U 1ф/ U 2ф= 1,73/0,4 = 4,32.

Номинальный фазный ток в первичной обмотке (соединенной в звезду)

I1 Ф = I1 ном =SHOM/(√3U1 ном ) = 100/(√3·3,0) = 19,3 А .

Номинальный фазный ток во вторичной обмотке (соединенной в треугольник)

I 2Ф = I 2ном /√З = SHOM /(3 U 2ном) = 100/(З • 0,4) = 8,33 А.

Таким образом, соотношение фазных токов I 2Ф / I 1Ф =83,3/19,3 = 4,32 равно соотношению витков в обмотках трансформатора.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Решить задачу №1. Используя приведенное в табл. 1.2 значения параметров трехфазных масляных трансформаторов серии ТМ (в обозначении марки в числителе указано номинальная мощность трансформатора в кВ • А, в знаменателе — высшее напряжение в кВ), определить для каждого варианта значения параметров, величины которых не указаны в этой таблице. Обмотки соединены по схемам Y / Y . Частота тока в сети f = 50 Гц.

Таблица 1.1. Варианты исходных значений задачи №1

Источник