Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки — высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A , B , С, конечные выводы — X , Y , Z , а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: a, b, c, x, y, z.

Каждая из обмоток трехфазного трансформатора — первичная и вторичная — может быть соединена тремя различными способами, а именно:

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду, либо в треугольник (рис. 1).

Осветительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник.

Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:

n ф = U фвнх / U фннх,

а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле:

n л = U лвнх / U лннх.

Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам «звезда-звезда» или «треугольник-треугольник», то оба коэффициента трансформации одинаковы, т.е. n ф = n л.

При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме «звезда — треугольник» — n л = n фV 3 , а по схеме «треугольник-звезда» — n л = n ф / V 3

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. Изменение взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствующей перемаркировкой начал и концов обмоток.

Стандартные обозначения начал и концов обмоток высокого и низкого напряжения показаны на рис.1.

Рассмотрим вначале влияние маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора (рис. 2 а).

Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние — концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.

Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп используют циферблат часов. Напряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положения в зависимости от угла сдвига между U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° — группе 6 (рис. 3).

В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.

Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой.

Зажимы А и а соединим для совмещения потенциальных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y — О.

Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противоположную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меняется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y — б.

На рис. 6 представлена схема, в которой по сравнению со схемой рис 4 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторичной обмотки. При этом фазы соответствующих ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы меняется на 4.

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме «звезда-треугольник» номера групп получаются нечетными. В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7.

В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: «звезда-звезда» — 0 и «звезда-треугольник» — 11. Они, как правило, и применяются на практике.

Схемы «звезда-звезда с нулевой точкой» используют в основном для трансформаторов потребителей напряжением 6 — 10/0,4 кВ. Нулевая точка дает возможность получить напряжение 380/220 или 220/127 В, что удобно для одновременного подключения как трехфазных, так и однофазных приемников электроэнергии (электродвигателей и ламп накаливания).

Схемы «звезда-треугольник» применяют для высоковольтных трансформаторов, соединяя обмотку 35 кВ в звезду, а 6 или 10 кВ в треугольник. Схема «звезда с нулевой точкой» используется в высоковольтных системах, работающих с заземленной нейтралью.

Группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов:

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУПП СОЕДИНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Тождественность групп соединения обмоток трансформаторов является одним из условий их параллельной работы. Определить группу соединения трансформаторов можно несколькими методами:

• построением векторной диаграммы напряжений;

•применением «полярометра» и источника постоянного тока;

•использованием двух вольтметров и источника переменного тока;

•измерением угла между векторами напряжений.

Для построения векторной диаграммы сначала вычеркивают схемы соединения обмоток обоих напряжений, проставляя на них начала и концы всех фазных обмоток, а затем, анализируя взаимное положение фазных ЭДС в обмотках, строят соответствующие им треугольники или звезды напряжений.

По взаимному положению векторов одноименных фазных напряжений определяют угол сдвига вектора первичного напряжения относительно вектора вторичного. Сказанное иллюстрируется рис.6.2, выполненным для группы звезда/треугольник-3.

Применение полярометра заключается в фиксации направления ЭДС, наводимых в обмотках низшего напряжения в моменты включения источника постоянного тока, присоединенного к обмотке высшего напряжения. Схема опыта для однофазных трансформаторов приведена на рис.6.3.

В качестве фиксирующего прибора применяется магнитоэлектрический вольтметр с соответствующим пределом измерения. Источник постоянного тока должен иметь напряжение в приделах от 2 до 12 В. Если в момент замыкания ключа стрелка гальванометра отклонится в сторону положительных значений, делается заключение о совпадении полярности выводов а-х с

полярностью выводов А-Х, что соответствует группе соединения обмоток номер 0. Отклонение стрелки прибора в противоположную сторону соответствует группе соединения обмоток номер 6.

Описанный опыт опирается на следующее правило: за начало вторичной обмотки однофазного трансформатора принимается такой ее вывод, из которого ток вытекает, если в этот момент времени он вытекает в первичную обмотку.

В случае трехфазного трансформатора источник постоянного тока последовательно подключается к зажимам АВ, ВС и АС. Для каждого варианта подключения источника фиксируется полярность отклонения стрелки прибора в момент замыкания ключа при поочередном присоединении прибора к выводам ав, вс и ас. В результате опыта получают девять вариантов отклонении стрелки прибора. Используя специальную таблицу, по полученному сочетанию знаков отклонений определяют номер группы соединения обмоток. Для иллюстрации, на рис.6.4 приведена схема опыта и таблица результатов для трансформатора с группой соединения обмоток номер 6.

Несмотря на простоту, рассматриваемый метод является весьма громоздким, поэтому на практике стараются применить его упрощенные варианты. Один из них заключается в следующем. «Плюс» источника постоянного тока присоединяется к зажиму В, а «минус»- к объединенным зажимам двух других фаз А и С трансформатора. Затем фиксируются направления отклонения стрелки прибора при его поочередном подключении к зажимам ав, вс и ас. В результате получают три измерения, достаточные для однозначного определения номера группы соединения обмоток по приведенной ниже табл.6.2.

Данный вариант метода полярометра требует повышенного внимания при фиксации направления отклонения стрелки прибора. Так, в ряде случаев вследствие сильного отброса стрелки от упора не очень четко определяются нулевые значения отклонения, что может привести к ошибочным выводам . В этом случае следует выбрать менее чувствительный прибор или снизить напряжение источника.

Метод двух вольтметров на переменном токе применяется для трехфазных трансформаторов. Он основан на сравнении расчетных данных с результатами замера напряжений между определенными выводами обмоток трансформатора. Для этого соединяют между собой выводы а и А, к обмотке ВН подводят трехфазное напряжение (не более 380 В) и последовательно измеряют напряжения между выводами в и В, в и С, с и В. Полученные значения сравниваются с предварительно рассчитанными для данной группы соединения по формулам специальной табл.6.3. При совпадении значений делается заключение о номере группы соединения обмоток.

В табл.6.3 под понимают значение коэффициента трансформации линейных напряжений.

Измерение угла между векторами напряжения может быть осуществлено фазометром или фазоуказателем. Фазометр измеряет угол между векторами двух напряжений и обычно включается по схеме рис.6.5. Измеренное значение угла между векторами напряжений АВ и ав определяет номер группы соединения обмоток трансформатора.

При использовании фазоуказателя прибор подключается в соответствии с рис.6.6 и указывает угол между векторами фазного напряжения А первичной обмотки и линейного ав вторичной обмотки. Пересчетом определяется угол между одноименными векторами напряжений, однозначно связанный с номером группы соединения обмоток.

Источник

Методы определения групп соединения обмоток

Лекция №18

Группы соединений обмоток

Группой соединения обмоток называется угол сдвига фаз между линейными напряжениями, измеренными на одноименных зажимах.

Группы соединений обозначают целыми числами от 0 до 11. Всего 12 групп. Номер группы определяют величиной угла, на который вектор линейного напряжения обмотки НН отстает от вектора ли­нейного напряжения обмотки ВН.

Группа 0 — угол сдвига равен нулю, группа 1 — угол сдвига 30°, группа 2 — угол сдвига 60°, Группа 6 — угол сдвига 180° и т.д.

Угол смещения отсчитывают от вектора ЭДС обмотки ВН по часовой стрелке до вектора ЭДС обмотки НН. Например, группа соединения 5 указывает, что вектор ЭДС НН отстает по фазе от вектора ЭДС ВН на угол 5·30° = 150°.

Для лучшего понимания принятого обозначения групп соединения пользуются сравнением с часами. При этом вектор ЭДС обмотки ВН соответствует минутной стрелке, установленной на цифре 12, а вектор ЭДС обмотки НН — часовой стрелке (рис. 18.1). Так же необходимо иметь в виду, что совпадение по фазе векторов ЭДС и , эквивалентное совпадению стрелок часов на циферблате, обозначается группой 0 (а не 12). Кроме того, следует помнить, что за положительное направление вращения векторов ЭДС принято их вращение против часовой стрелки.

В однофазном трансформаторе ЭДС первичной и вторичной обмоток могут совпадать по фазе или быть сдвинутыми на 180°. Это зависит от направления намотки обмоток и обозначения выводов, т. е. от маркировки. Если обмотки трансформатора намотаны в одну сторону и имеют симметричную маркировку выводов, то индуцированные в них ЭДС имеют одинаковое направление. Следовательно, совпадают по фазе и направление ЭДС. Это соответствует нулевой группе (группа 0). При изменении маркировки выводов одной из фаз или направления намотки одной фазы получается сдвиг по фазе между векторами первичного и вторичного напряжения, равный 180°. Получим группу 6.

Таким образом, в однофазном трансформаторе возможны лишь две группы соединения: группа 0, и группа 6. Из этих групп ГОСТ предусматривает лишь группу 0, она обозначается I/I—0.

Рис.18.1 Сравнение положения стрелок часов с обозначением групп соединения

В трехфазных трансформаторах фазные ЭДС двух обмоток, расположенных на одном и том же стержне, могут, так же как и в однофазных трансформаторах, либо совпадать, либо быть противоположными по фазе. Однако в зависимости от схемы соединения обмоток (Υ или ∆) и порядка соединения их начал и концов получаются различные углы сдвига фаз между линейными напряжениями.

Изменяя маркировку выводов обмоток, можно получить и другие группы соединений. Согласно ГОСТу отечественная промышленность выпускает трехфазные силовые трансформаторы только двух групп: нулевой и одиннадцатой (см. табл.18.1). Это облегчает практическое включение трансформаторов на параллельную работу.

Методы определения групп соединения обмоток

При изготовлении или в процессе эксплуатации трансформаторов иногда возникает необходимость в опытной проверке группы соединения. Существует несколько методов такой проверки, но наиболее распространены методы фазометра и вольтметра.

Рис. 18.2 Проверка группы соединения Y/Y—0 методами фазометра (а) и вольтметра (б)

Метод фазометра.

Основан на непосредственном измерении угла фазового сдвига между соответствующими линейными напряжениями (ЭДС) обмоток ВН и НН с помощью фазометра φ, включенного по схеме, показанной на рис. 18.2, а.

Метод вольтметра.

Непосредственного измерения угла фазового сдвига между линейными напряжениями (ЭДС) этот метод не дает. Это косвенный метод и основан на измерении вольтметром напряжений (ЭДС) между одноименными выводами обмоток ВН и НН.

Этот метод позволяет только подтвердить предполагаемую группу. Для подтверждения предполагаемой группы необходимо, чтобы выполнись равенство напряжений представленных для этой конкретной группы.

Например, если проверяют группу соединения Y/Y—0 (рис. 18.2, б), то, соединив проводом выводы А и а, измеряют напряжение U_b—B (между выводами b и В) и U_c-С (между выводами с и С). Если предполагаемая группа соединения Y/Y—0 соответствует фактической, то выполняется равенство напряжений (В), представленное формулой

где k_л=U_АВ/U_ab — 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:

(18.2)

(18.3)

(18.4)

Здесь U_аЬ и U_xy — линейные напряжения на выводах обмоток НН, В.

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

Существуют, также, формулы и для других групп.

Источник