Трехфазный трансформатор конспект кратко

Лекция 8. 4.3. Трёхфазные трансформаторы

4.3. Трёхфазные трансформаторы

Конструкция трёхфазного трансформатора имеет трёхфазный магнитопровод, состоящий из листов электротехнической стали. На каждый стержень магнитопровода надевают изолированные цилиндры, на которые намотаны обмотки высшего и низшего напряжений, соединённых звездой или треугольником. На рис.4.4 показана схема трехфазного трансформатора, в котором фазы первичной обмотки соединены звездой, а вторичной обмотки — треугольником.

Принцип действия трёхфазного трансформатора аналогичен работе однофазного трансформатора. Так, в режиме холостого хода, при подаче на трёхфазную первичную обмотку линейных напряжений в фазах трансформатора появляются фазные напряжения. Фазные токи возбуждают в фазах переменные магнитные потоки, которые индуктируют мгновенные ЭДС в фазах первичной и вторичной обмоток трансформатора, направленных встречно.

При соединении звездой фаз первичной обмотки трансформатора соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами выразятся ; . При соединении треугольником фаз вторичной обмотки трансформатора эти соотношения имеют вид = ; .

Обмотки трёхфазных трансформаторов могут соединяться:

/ ( / ) ; / ( / ) ;

/ ( / ) ; / ( / ).

На рис.4.5 приведены обозначения таких схем.

Рис.4.4. Схема трёхфазного трансформатора

Рис.4.5. Схемы обозначения трёхфазных трансформаторов

Коэффициент трансформации трёхфазного трансформатора ктр можно определить с учётом введения понятия коэффициента трансформации эксплуатационного кэ.

Так, при соединениях / и / Кэ = Ктр = ;

при соединении / Кэ = Ктр; при соединении / Кэ = .

Активная, реактивная и полная мощности трёхфазного трансформатора определяются по формулам:

P = = , (4.8)

Q = = , (4.9)

S= (4.10)

В мощных силовых трансформаторах применяется радиаторная система масляного охлаждения.

Маркировка трансформаторов производится буквами и числами.

Первая буква означает количество фаз: О – однофазные; Т – трёхфазные.

Вторая буква означает охлаждение: М – масляное; С – воздушное.

После буквенного шифра идут две цифры дробью, числитель — полная номинальная мощность (кВА), знаменатель — номинальное напряжение обмотки высшего напряжения (кВ). Например: ТС – 0,63/0,22 или TМ – 630/10.

На каждом трансформаторе имеется щиток, на котором указан тип трансформатора, сила линейного тока при номинальной мощности, частота сети, число фаз, схема и группа соединения обмоток.

Источник

Все про трехфазные трансформаторы: строение, виды, принцип работы

Трехфазный трансформатор это специализированное устройство для изменения величины напряжения в сети трехфазного переменного тока. Главный принцип работы трансформатора основан на эффекте электродвижущей силы (ЭДС) и электромагнитной индукции, что позволяет исключить гальваническую связь между обмотками высокого и низкого напряжения.

Трехфазные трансформаторы состоят из следующих основных конструктивных частей:

• Магнитопровод. Обеспечивает место для фиксации обмоток и создает направление для магнитного потока.
• Обмотка высокого и низкого напряжения. Представляют собой изолированные друг от друга обмотки из меди или алюминия, которые предназначены для создания магнитного потока.
• Высоковольтные вводы. Обеспечивают безопасный ввод/вывод высокого напряжения на соответствующие обмотки.
• Низковольтные выводы. Обеспечивают безопасное подключение линий электропередач к обмоткам низкого напряжения.
• Трансформаторный бак. Является обязательным элементом масляных трансформаторов, который создает все условия для работы магнитопровода с обмотками в трансформаторном масле.
• Устройство переключения (РПН или ПБН). Специальные устройства для изменения параметров первичной обмотки с целью поддержания стабильной величины напряжения на вторичной обмотке.
• Приборы контроля и сигнализации. Они обеспечивают безопасный и стабильный режим работы основного электрооборудования, а также оповещение о наличии отклонений.

Схема трехфазного трансформатора подбирается с учетом рабочих параметров электрической сети, требований потребителей электроэнергии и бюджета затрат.

Все трехфазные трансформаторы классифицируют по многочисленным критериям:

1. Схема соединения обмоток: звезда, треугольник, зигзаг.
2. Группа соединения обмоток.
3. Тип подключения трехфазного трансформатора к нейтрали.
4. Основное назначение: понижающие, повышающие, измерительные, для защиты сети, промежуточные.
5. Тип изоляции обмоток: масляные, с сухой изоляцией,
6. Материал для обмоток: медь, алюминий.
7. Величина номинального напряжения: высоковольтные, низковольтные.
8. Конструкция магнитопровода: стержневой, броневой, бронестержневой.

Электротехническая компания «ЭЛЕКОМ» реализует широкую номенклатуру трехфазных трансформаторов от зарубежных и отечественных производителей. Мы предоставляем изделия, которые в полной степени соответствуют всем международным стандартам качества.

Источник

Принцип работы трехфазного трансформатора

Принцип действия трехфазного трансформатора

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.

В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым.

Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней.

На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.

На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка.

Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции.

Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.

Трансформатор силовой трехфазный с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)

Трансформатор силовой трехфазный ТС и ТСЗ

Трансформатор-стабилизатор высоковольтный дискретный ВДТ-СН

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.

Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.

Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта.

Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока.

Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того, как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины.

Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

• для питания токоприёмников специального назначения;
• для присоединения измерительных приборов;
• для изменения значения напряжения при испытаниях;
• для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции.

При подключении к сети первичной обмотки в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

• магнитопровод;
• обмотки высокого и низкого напряжения;
• бак;
• вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

• расширительный бак;
• выхлопная труба;
• пробивной предохранитель;
• приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно.

У трансформаторного масла две задачи:

• охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
• повышение изоляции.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные.

Существует три схемы соединения:

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Сфера использования

Такие трансформаторы в основном используются в промышленности. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Его изделие не имело замкнутого сердечника, он появился позже – в 1884 году. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый трёхфазный асинхронный двигатель и трансформатор. Через два года была представлена презентация трёхфазной высоковольтной линии протяженностью 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Чуть позже появились масляные агрегаты, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

Источник