Princippet om drift og enheden af ​​trefasede transformere

Trefaset strøm kan transformeres af tre helt separate enfasede transformere. I dette tilfælde er viklingerne af alle tre faser ikke magnetisk forbundet med hinanden: hver fase har sit eget magnetiske kredsløb. Men den samme trefasede strøm kan transformeres med en trefaset transformer, hvor viklingerne af alle tre faser er magnetisk forbundet med hinanden, da de har et fælles magnetisk kredsløb.

For at afklare princippet om drift og enhed af en trefaset transformer, forestil dig tre enfaset transformer, fastgjort til hinanden, så deres tre stænger danner én fælles central stang (fig. 1). På hver af de andre tre stænger er primære og sekundære viklinger overlejret (i fig. 1 er de sekundære viklinger ikke vist).

Antag, at primærviklingerne på alle transformatorens ben er nøjagtigt ens og viklet i samme retning (i fig. 1 er primærviklingerne viklet med uret set fra oven).Vi forbinder alle de øvre ender af spolerne til neutral O og bringer de nederste ender af spolerne til de tre terminaler i det trefasede netværk.

Billede 1.

Strømmene i transformatorviklingerne vil skabe tidsvarierende magnetiske flux, som hver vil lukke i sit eget magnetiske kredsløb. I den centrale sammensatte stang vil de magnetiske fluxer summere op til nul i alt, fordi disse fluxer er skabt af symmetriske trefasede strømme, i forhold til hvilke vi ved, at summen af ​​deres øjeblikkelige værdier til enhver tid er nul.

For eksempel, hvis strømmen i spolen AX I, var den største og fandt sted i det angivne i fig. 1 retning, så ville den magnetiske flux være lig med dens største værdi Ф og blev rettet ind i den centrale kompositstang fra top til bund. I de to andre spoler BY og CZ er strømmene I2 og Az3 på samme tidspunkt lig med halvdelen af ​​den højeste strøm og har den modsatte retning i forhold til strømmen i spolen AX (dette er egenskaben ved tre- fasestrømme). Af denne grund vil de magnetiske fluxer i BY- og CZ-spolernes stænger være lig med halvdelen af ​​den maksimale flux, og i den centrale sammensatte stang vil de have den modsatte retning i forhold til AX-spolens flux. Summen af ​​strømme på det pågældende tidspunkt er nul. Det samme gælder for ethvert andet øjeblik.

Intet flow i midterstangen betyder ikke, at der ikke er flow i de andre stænger. Hvis vi ødelægger den centrale stang og forbinder de øvre og nedre åg i fælles åg (se fig. 2), så vil fluxen af ​​spolen AX finde vej gennem kernerne i spolerne BY og CZ, og disses magnetomotoriske kræfter spoler vil tilføje sammen med den magnetomotoriske kraft af spolen AX. I dette tilfælde ville vi få en trefaset transformer med et fælles magnetisk kredsløb for alle tre faser.

Figur 2.

Da strømmene i spolerne er faseforskudt med 1/3 af perioden, er de magnetiske flux, der produceres af dem, også tidsforskudt med 1/3 af perioden, dvs. de største værdier af de magnetiske fluxer i stængerne og spolerne følger hinanden efter 1/3 af perioden...

Konsekvensen af ​​faseforskydningen af ​​de magnetiske fluxer i kernerne med 1/3 af perioden er den samme faseforskydning og de elektromotoriske kræfter induceret i både de primære og sekundære viklinger påført stængerne. Primærviklingernes elektromotoriske kræfter afbalancerer næsten den påførte trefasede spænding. De elektromotoriske kræfter i sekundærviklingerne giver med korrekt tilslutning af spolernes ender en trefaset sekundærspænding, som føres ind i sekundærkredsløbet.

Hvad angår konstruktionen af ​​det magnetiske kredsløb, er trefasede transformatorer, ligesom enfasede, opdelt i stang figner. 2. og pansrede.

Trefasede stangtransformere er klassificeret i:

a) transformere med symmetrisk magnetisk kredsløb og

b) transformere med et asymmetrisk magnetisk kredsløb.

I fig. 3 viser skematisk en glidetransformator med et symmetrisk magnetisk kredsløb, og i fig. 4 viser en stangtransformator med et ubalanceret magnetisk kredsløb. Som det ses af de tre jernstænger 1, 2 og 3, fastspændt over og under af jernågsplader. Der er primære I og sekundære II spoler af en fase af transformeren på hvert ben.

Figur 3.

I den første transformer er stængerne placeret ved hjørnerne af vinklerne i en ligesidet trekant; den anden transformer har stængerne i samme plan.

Arrangementet af stængerne ved hjørnerne af en ligesidet trekant giver lige store magnetiske modstande for de magnetiske flux af alle tre faser, da disse fluxes veje er de samme. Faktisk passerer de magnetiske flux af de tre faser separat gennem en lodret stang helt og gennem de to andre stænger halvvejs.

I fig. 3 viser den stiplede linie måderne til at lukke den magnetiske flux af stavfasen 2. Det er let at se, at for fluxene af faserne af stavene 1 og 3 er måderne til at lukke deres magnetiske fluxe nøjagtigt de samme. Det betyder, at den pågældende transformer har de samme magnetiske modstande for fluxene.

Arrangementet af stængerne i et plan fører til, at den magnetiske modstand for fluxen af ​​mellemfasen (i fig. 4 for stavens 2 fase) er mindre end for fluxene af slutfaserne (i fig. 4 — for faserne af stængerne 1 og 3).

Figur 4.

Faktisk bevæger de magnetiske flux af slutfaserne sig langs lidt længere baner end fluxen af ​​midterfasen. Desuden passerer strømmen af ​​de terminale faser, der forlader deres stænger, helt i den ene halvdel af åget og kun i den anden halvdel (efter forgrening i den midterste stang) passerer halvdelen af ​​den. Midtfasestrømmen ved udløbet af den lodrette stang deler sig straks i to halvdele, og derfor passerer kun halvdelen af ​​midtfasestrømmen ind i de to dele af åget.

Således mætter endefasernes fluxer åget i større grad end fluxen i mellemfasen, og derfor er den magnetiske modstand for endefasernes flux større end for fluxen i mellemfasen.

Konsekvensen af ​​uligheden af ​​de magnetiske modstande for fluxene af forskellige faser af en trefaset transformer er uligheden af ​​tomgangsstrømmene i individuelle faser ved samme fasespænding.

Men med lav åg-jernmætning og god stangjernsamling er denne nuværende ulighed ubetydelig. Fordi Da konstruktionen af ​​transformere med et asymmetrisk magnetisk kredsløb er meget enklere end konstruktionen af ​​en transformer med et symmetrisk magnetisk kredsløb, viste det sig, at de første transformere var mest brugt.Symmetriske magnetiske kredsløbstransformere er sjældne.

I betragtning af fig. 3 og 4 og under antagelse af, at strømme løber gennem alle tre faser, er det let at se, at alle faser er magnetisk koblet til hinanden. Det betyder, at de magnetomotoriske kræfter i de enkelte faser påvirker hinanden, hvilket vi ikke har, når den trefasede strøm transformeres af tre enfasede transformere.

Den anden gruppe af trefasede transformere er pansrede transformere. En pansret transformer kan betragtes som om den er sammensat af tre enfasede pansrede transformere, der er fastgjort til hinanden med et åg.

I fig. 5 viser skematisk en pansret trefaset transformer med en lodret placeret indre kerne Af figuren er det let at se, at den gennem planerne AB og CD kan opdeles i tre enfasede pansrede transformere, hvis magnetiske flux kan være lukket hver i sit eget magnetiske kredsløb. De magnetiske fluxbaner i fig. 5 er angivet med stiplede linjer.

Figur 5.

Som det ses af figuren, i de midterste lodrette stænger a, hvorpå de primære I- og sekundære II-viklinger af samme fase er overlejret, passerer den fulde flux, mens i ågene b-b og sidevæggene passerer halvdelen af ​​fluxen. . Ved samme induktion skal tværsnittene af åget og sidevæggene være halvdelen af ​​tværsnittet af den midterste stang a.

Hvad angår den magnetiske flux i de mellemliggende dele c — c, afhænger dens værdi, som vi vil se nedenfor, af metoden til inklusion af mellemfasen.

Den største fordel ved ankertransformatorer i forhold til stangtransformatorer er de korte lukkeveje for den magnetiske flux og derfor de lave tomgangsstrømme.

Ulemperne ved pansrede transformatorer inkluderer for det første den lave tilgængelighed af viklinger til reparation, på grund af det faktum, at de er omgivet af jern, og for det andet de værste betingelser for afkøling af viklingen - af samme grund.

I transformatorer af stangtype er viklingerne næsten helt åbne og derfor mere tilgængelige for inspektion og reparation, såvel som for kølemediet.

Trefaset oliefyldt transformer med rørformet tank: 1 — remskiver, 2 — olieaftapningsventil, 3 — isoleringscylinder, 4 — højspændingsvikling, 5 — lavspændingsvikling, 6 — kerne, 7 — termometer, 8 — klemmer til lavspænding, 9 — højspændingsterminaler, 10 — oliebeholder, 11 — gasrelæer, 12 — olieniveauindikator, 13 — radiatorer.

Flere detaljer om enheden af ​​trefasede transformatorer: Strømtransformatorer — enhed og funktionsprincip