Трехстержневого трансформатора

Магнитная система. Трехфазный трехстержневой трансформатор

то сумма ФА, Фв и Фс в любой момент времени будет равна нулю. Следовательно, трехфазный трансформатор можно выполнить без объединенного стержня для замыкания потоков отдельных фаз. Полученный таким образом симметричный трехстержневой трансформатор ( 2.28, б) можно сделать более компактным, несколько уменьшив длину магнитной цепи, по которой замыкается поток Фв ( 2.28, в). Возникшая при этом небольшая магнитная несимметрия контуров, по которым проходят потоки отдельных фаз, вызывает несимметрию токов холостого хода этих фаз. Однако, как было показано ранее, при нагрузке ток холостого хода оказывает весьма малое влияние на величины токов в первичной и вторичной обмотках.

В ряде случаев требуется преобразовывать трехфазный ток в шести-и двенадцатифазный. Для преобразования в шестифазный используется трехстержневой трансформатор, на каждом стержне которого размещены одна фаза первичной обмотки и две одинаковые фазы вторичной. Вторичные обмотки могут быть соединены в две звезды ( IV.51, а) или в замкнутый многоугольник, или в зигзаг.

Работа трансформатора при отключении одной фазы. Имея два однофазных трансформатора, можно их соединить на работу в трехфазной сети по схеме открытого треугольника( XV.7, г). Трехстержневой трансформатор при одной поврежденной фазе также может временно работать с пониженной нагрузкой по схеме открытого треугольника первичной и вторичной обмоток.

В том случае, когда в трехфазной цепи применяется трехстержневой трансформатор ( 9-27) с обмотками звезда — звезда, ZOT значительно меньше, чем Z,*, так как во всех трех стержнях поток Фо должен быть одинаковым и, следовательно, не может замыкаться целиком через ферромагнитные сердечники. Поэтому индуктивность обмоток существенно уменьшается.

Симметричный трехстержневой трансформатор имеет небольшую магнитную несимметрию контуров, так как длина магнитной цепи, по которой замыкается поток Фв, несколько меньше, чем для потоков Фл и Фс (см. 11.13).

На 15-1 показан трехстержневой трансформатор со связанной магнитной системой. Характерной особенностью трансформатора на 15-1 является несимметричность его магнитной системы, так как длины магнитных цепей в стержнях А, В и С не равны: длина магнитной цепи в среднем стержне В меньше, чем длины цепей в крайних стержнях А и С. Все три цепи сходятся в узлах €>! и О2. Если Фл, Фв и Фс — амплитуды магнитных потоков в стержнях А, В и С, то, согласно первому закону Кирхгофа в применении к магнитным цепям, имеем в каждом из узлов:

Здесь мы будем иметь в виду только трехстержневой трансформатор как единственно применяемый в схемах Y/Y0. Чтобы определить сопротивление Zan этого трансформатора, нужно соединить последовательно или параллельно между собой одну из обмоток, оставив другую разомкнутой (на 19-23 показано только последовательное соединение обмоток). Измерив напряжение, ток и мощность на фазу

форматором. Однако можно выполнить трехфазный трансформатор с общей магнитной системой для трех фаз с тремя стержнями, или так называемый трехстержневой трансформатор ( 12-2).

Группа из трех однофазных трансформаторов несколько дороже трехфазного трансформатора на ту же мощность,, имеет несколько более низкий к. п. д. и занимает больше места, хотя каждый однофазный трансформатор группы (так называемая «фаза») меньше по габаритам и по весу, чем трехстержневой трансформатор на полную мощность группы, что имеет большое значение при установке и перевозке мощных единиц. Кроме того, при группе однофазных трансфор-

б) Пренебрежение токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов. Единственным исключением из этого допущения является случай, когда трехстержневой трансформатор с соединением обмоток Yo/Yo включен на напряжение нулевой последовательности (см. § 12-5).

Б. Первичные обмотки трехфазного трехстержневого трансформатора соединены звездой и подключены к трехфазной линии ( 5.9, б).

1. Дайте определение трехфазной симметричной системы ЭДС. Какими достоинствами объясняется широкое распространение систем в энергетике? 2. Что понимают под линейным и нулевым проводами, линейными и фазовыми напряжениями и токами? 3. Как вы объясните, что напряжения, которые получают от трехфазных цепей, могут быть представлены следующим рядом: 127, 220, 380, 660 В? 4. Каковы функции нулевого провода в системе звезда — звезда при несимметричной нагрузке?^. При каких способах соединения генератора с нагрузкой линейный ток равняется фазовому? 6. При каких способах соединения генератора с нагрузкой линейное напряжение равняется фазовому? 7. На распределительном щитке выведены три конца симметричной трехфазной системы ЭДС. Как определить зажимы фаз А, В, С? 8. Что понимают под активной и полной мощностями трехфазной системы? 9. Почему при симметричной нагрузке расчет можно вести на одну фазу? 10. Почему активную мощность трехфазной системы при наличии нулевого провода нельзя измерять с помощью схемы 6.19? 11. Охарактеризуйте условия получения трехфазного кругового вращающегося магнитного поля. 12. Начертите кривую, по которой будет перемещаться конец вектора результирующей магнитной индукции вращающегося магнитного поля, которое образуется при обрыве фазы А трехфазной симметричной системы 6.25, а. 13. Что свойственно прямой, нулевой и обратной последовательностям фаз? 14. Как разложить несимметричную трехфазную систему на три симметричных? 15. Объясните, почему сопротивление на фазу элементов трехфазных систем (линии передачи, трехстержневого трансформатора, асинхронного двигателя) неодинаково для различных последовательностей. 16. Решите задачи 6.4; 6.13; 6.15; 6.21; 6.28.

2-17. Сдвиги фаз между фазными токами и напряжениями при холостом ходе трехфазного трехстержневого трансформатора.

Конструктивное выполнение трехфазного'трехстержневого трансформатора с цилиндрическими обмотками, представленное на

15-1. Магнитная система трехстержневого трансформатора.

Так как ток /ов отстает от напряжения UB на 90°, то мощность фазы В равна нулю; мощность фазы С положительна, так как проекция тока IQC на направление вектора С/с положительна, а мощность фазы А равна мощности фазы С по величине, но обратна по знаку, так как проекция тока /ол на направление вектора ОА отрицательна. Таким образом, при холостом ходе трехстержневого трансформатора фазы С и Л обмениваются мощностями, но полная мощность холостого хода трансформатора равна нулю, чего и следовало ждать, поскольку мы рассматриваем простейший трансформатор. Неодинаковое распределение мощности при холостом ходе, так же как несимметрия токов, не имеет значения, так как эта

Работа трехстержневого трансформатора с открытыми первичным и вторичным треугольниками практически не отличается от работы группы, которую мы только что рассмотрели.

В групповом трансформаторе длины магнитных цепей всех трех фаз одинаковы, тогда как в трехстержневом — различны, причем магнитная проводимость для потоков крайних фаз меньше, чем для средней. Так как к фазам трансформатора подводятся нормально симметричные напряжения, т. е. равные по величине и сдвинутые на 120°, то э. д. с. Е1 и, следовательно, магнитные потоки всех трех фаз тоже симметричны. Поэтому намагничивающие силы этих фаз и, стало быть, намагничивающие токи /0 трехстержневого трансформатора образуют несимметричную систему, а именно, токи двух крайних фаз А и С больше, чем ток средней фазы В. В групповом трансформаторе такой асимметрии нет, так как все три фазы имеют одинаковые магнитные цепи.

Асимметрия токов холостого хода трехстержневого трансформатора не имеет большого практического значения, так как уже при очень небольшой нагрузке она сглаживается.

2я/3. Асимметрия магнитных цепей в случае трехстержневого трансформатора не имеет существенного значения, так как она касается только весьма небольшого намагничивающего тока. Поэтому достаточно рассмотреть короткое замыкание только одной фазы трехфазного трансформатора, распространив полученные выводы на две другие фазы.

Согласно закону полного тока для трехстержневого трансформатора (см. 1.2, б), при Wi = wz и /о = 0 имеют место равенства