Trifazių transformatorių veikimo principas ir įtaisas

Trifazė srovė gali būti transformuojama trimis visiškai atskirais vienfaziais transformatoriais. Šiuo atveju visų trijų fazių apvijos nėra magnetiškai sujungtos viena su kita: kiekviena fazė turi savo magnetinę grandinę. Tačiau tą pačią trifazę srovę galima transformuoti vienu trifaziu transformatoriumi, kuriame visų trijų fazių apvijos yra magnetiškai sujungtos viena su kita, nes jos turi bendrą magnetinę grandinę.

Norėdami išsiaiškinti trifazio transformatoriaus veikimo principą ir įrenginį, įsivaizduokite tris vienfazis transformatorius, pritvirtinti vienas prie kito taip, kad trys jų strypai sudarytų vieną bendrą centrinį strypą (1 pav.). Ant kiekvienos iš kitų trijų strypų yra uždėtos pirminės ir antrinės apvijos (1 pav. antrinės apvijos nerodomos).

Tarkime, kad pirminės apvijos visose transformatoriaus kojelėse yra lygiai vienodos ir suvyniotos ta pačia kryptimi (1 pav., žiūrint iš viršaus, pirminės apvijos apvyniotos pagal laikrodžio rodyklę).Visus viršutinius ritių galus sujungiame su neutraliu O, o apatinius ritinių galus pridedame prie trijų trifazio tinklo gnybtų.

1 paveikslas.

Transformatoriaus apvijų srovės sukurs laikui bėgant kintančius magnetinius srautus, kurių kiekvienas užsidarys savo magnetinėje grandinėje. Centriniame kompozitiniame strype magnetiniai srautai iš viso pasieks nulį, nes šiuos srautus sukuria simetriškos trifazės srovės, kurių atžvilgiu žinome, kad jų momentinių verčių suma visada yra lygi nuliui.

Pavyzdžiui, jei srovė ritėje AX I, buvo didžiausia ir vyko kaip nurodyta pav. 1 kryptimi, tada magnetinis srautas būtų lygus didžiausiai jo vertei Ф ir buvo nukreiptas į centrinį kompozitinį strypą iš viršaus į apačią. Kitose dviejose ritėse BY ir CZ srovės I2 ir Az3 tuo pačiu momentu yra lygios pusei didžiausios srovės ir yra priešingos krypties srovei ritėje AX (tai yra trijų fazinės srovės). Dėl šios priežasties BY ir CZ ritių strypuose magnetiniai srautai bus lygūs pusei maksimalaus srauto, o centriniame kompozitiniame strype jie bus priešingos krypties AX ritės srauto atžvilgiu. Nagrinėjamu momentu srautų suma lygi nuliui. Tas pats pasakytina ir apie bet kurią kitą akimirką.

Jei nėra srauto centrinėje juostoje, tai nereiškia, kad nėra srauto kitose juostose. Jei sunaikinsime centrinį strypą ir viršutinį ir apatinį jungus sujungsime į bendrus jungus (žr. 2 pav.), tai ritės AX srautas pateks per BY ir CZ ritių šerdis, o jų magnetovaros jėgos. ritės kartu su ritės AX magnetovaros jėga. Tokiu atveju gautume trifazį transformatorių su bendra magnetine grandine visoms trims fazėms.

2 pav.

Kadangi srovės ritėse yra faziškai pasislinkusios 1/3 periodo, jų sukuriami magnetiniai srautai taip pat yra pasislinkę laiko atžvilgiu 1/3 periodo, t.y. didžiausios magnetinių srautų vertės strypuose ir ritėse seka viena kitą po 1/3 laikotarpio...

Magnetinių srautų fazinio poslinkio šerdyje pasekmė 1/3 periodo yra vienodas fazių poslinkis ir ant strypų įvedamos pirminės ir antrinės apvijos sukeltos elektrovaros jėgos. Pirminių apvijų elektrovaros jėgos beveik subalansuoja taikomą trifazę įtampą.Antrinių apvijų elektrovaros jėgos, teisingai sujungus ritių galus, duoda trifazę antrinę įtampą, kuri tiekiama į antrinę grandinę.

Kalbant apie magnetinės grandinės konstrukciją, trifaziai transformatoriai, kaip ir vienfaziai, yra suskirstyti į strypų fig. 2. ir šarvuotos.

Trifaziai strypiniai transformatoriai skirstomi į:

a) transformatoriai su simetriška magnetine grandine ir

b) transformatoriai su asimetrine magnetine grandine.

Fig. 3 schematiškai pavaizduotas slydimo transformatorius su simetriška magnetine grandine, o fig. 4 parodytas strypo transformatorius su nesubalansuota magnetine grandine. Kaip matyti iš trijų geležinių strypų 1, 2 ir 3, viršuje ir apačioje suspaustų geležinėmis jungo plokštėmis. Kiekvienoje kojoje yra vienos transformatoriaus fazės pirminės I ir antrinės II ritės.

3 pav.

Pirmajame transformatoriuje strypai yra lygiakraščio trikampio kampų viršūnėse; antrojo transformatoriaus strypai yra toje pačioje plokštumoje.

Strypų išdėstymas lygiakraščio trikampio kampų viršūnėse suteikia vienodą magnetinę varžą visų trijų fazių magnetiniams srautams, nes šių srautų keliai yra vienodi. Tiesą sakant, trijų fazių magnetiniai srautai praeina atskirai per vieną vertikalų strypą visiškai ir per kitus du strypus iki pusės.

Fig. 3 punktyrinė linija rodo strypo 2 fazės magnetinio srauto uždarymo būdus. Nesunku pastebėti, kad strypų 1 ir 3 fazių srautams jų magnetinių srautų uždarymo būdai yra visiškai vienodi. Tai reiškia, kad nagrinėjamas transformatorius turi tokias pačias magnetines varžas srautams.

Strypų išdėstymas vienoje plokštumoje lemia tai, kad magnetinė varža vidurinės fazės srautui (4 pav. strypo 2 fazei) yra mažesnė nei galinių fazių srautų (pav. 4 — 1 ir 3 strypų fazėms).

4 pav.

Tiesą sakant, galinių fazių magnetiniai srautai juda šiek tiek ilgesniais keliais nei vidurinės fazės srautas. Be to, galinių fazių srautas, paliekantis savo strypus, visiškai praeina per vieną jungo pusę, o tik per kitą pusę (atsišakojus viduriniame strype) praeina pusė. Vidurinės fazės srautas vertikalaus strypo išleidimo angoje iš karto skyla į dvi dalis, todėl tik pusė vidurinės fazės srauto patenka į dvi jungo dalis.

Taigi, galinių fazių srautai prisotina jungą labiau nei vidurinės fazės srautas, todėl galinių fazių srautų magnetinė varža yra didesnė nei vidurinės fazės srauto.

Trifazio transformatoriaus skirtingų fazių srautų magnetinių varžų nelygybės pasekmė yra tuščiosios eigos srovių nelygybė atskirose fazėse esant ta pačiai fazinei įtampai.

Tačiau esant mažam jungo geležies įsotinimui ir geram strypo geležies surinkimui, ši dabartinė nelygybė yra nereikšminga. Kadangi Kadangi transformatorių su asimetrine magnetine grandine konstrukcija yra daug paprastesnė nei transformatorių su simetriška magnetine grandine, pasirodė, kad dažniausiai naudojami pirmieji transformatoriai.Simetrinės magnetinės grandinės transformatoriai yra reti.

Atsižvelgiant į pav. 3 ir 4 ir darant prielaidą, kad srovės teka per visas tris fazes, nesunku pastebėti, kad visos fazės yra magnetiškai sujungtos viena su kita. Tai reiškia, kad atskirų fazių magnetovaros jėgos veikia viena kitą, ko mes neturime, kai trifazė srovė transformuojama trimis vienfaziais transformatoriais.

Antroji trifazių transformatorių grupė yra šarvuotieji transformatoriai. Šarvuotą transformatorių galima laikyti taip, lyg jis sudarytas iš trijų vienfazių šarvuotų transformatorių, sujungtų vienas su kitu jungu.

Fig. 5 schematiškai pavaizduotas šarvuotasis trifazis transformatorius su vertikaliai išdėstyta vidine šerdimi.Iš paveikslo gerai matyti, kad per plokštumas AB ir CD galima suskirstyti į tris vienfazius šarvuotus transformatorius, kurių magnetiniai srautai gali būti kiekvienas uždarytas į savo magnetinę grandinę . Magnetinio srauto keliai pav. 5 žymimi punktyrinėmis linijomis.

5 pav.

Kaip matyti iš paveikslo, viduriniuose vertikaliuose strypuose a, ant kurių yra tos pačios fazės pirminės I ir antrinės II apvijos, praeina visas srautas, o jungose ​​b-b ir šoninėse sienose praeina pusė srauto. . Esant tokiai pat indukcijai, jungo ir šoninių sienelių skerspjūviai turi būti pusė vidurinio strypo a skerspjūvio.

Kalbant apie magnetinį srautą tarpinėse dalyse c - c, jo vertė, kaip matysime toliau, priklauso nuo vidurinės fazės įtraukimo būdo.

Pagrindinis armatūros transformatorių pranašumas, palyginti su strypiniais transformatoriais, yra trumpi magnetinio srauto uždarymo keliai, taigi ir mažos tuščiosios eigos srovės.

Šarvuotų transformatorių trūkumai yra, pirma, mažas apvijų prieinamumas remontui dėl to, kad jie yra apsupti geležies, ir, antra, blogiausios sąlygos apvijai aušinti - dėl tos pačios priežasties.

Strypinio tipo transformatoriuose apvijos yra beveik visiškai atviros, todėl lengviau pasiekiamos tikrinimui ir remontui, taip pat aušinimo terpei.

Trifazis alyvos transformatorius su vamzdiniu baku: 1 — skriemuliai, 2 — alyvos išleidimo vožtuvas, 3 — izoliacinis cilindras, 4 — aukštos įtampos apvija, 5 — žemos įtampos apvija, 6 — šerdis, 7 — termometras, 8 — gnybtai žema įtampa, 9 — aukštos įtampos gnybtai, 10 — alyvos bakas, 11 — dujų relės, 12 — alyvos lygio indikatorius, 13 — radiatoriai.

Daugiau informacijos apie trifazių transformatorių įrenginį: Galios transformatoriai - įrenginys ir veikimo principas