Основные группы соединения обмоток трансформатора

Группы соединения трансформаторов

Основные группы соединения обмоток трансформатора

17 июля 2013.
Категория: Электротехника.

Условия параллельной работы трансформаторов

Большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны иметь:
одинаковые коэффициенты трансформации.

В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;
одинаковые напряжения короткого замыкания uк, %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим мощностям 1.

Иными словами, одни трансформаторы будут недогружены, другие – перегружены;
одинаковые группы соединения. Если группы соединения различны, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включаемых параллельно, образуется сдвиг фаз. Он повлечет за собой разность напряжений.

А так как в одной и той же точке одновременно не могут существовать разные напряжения, то для их выравнивания между трансформаторами возникнет уравнительный ток. Как объяснено ниже, при самом малом из возможных сдвигов (при разных группах соединения) – сдвиге в 30° – уравнительный ток примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При самом большом сдвиге – в 180° – в 20 раз.

Что такое группа соединения?

На рисунке 1 изображены 10 трансформаторов, обмотки которых соединены по-разному, причем это далеко не все из возможных соединений.

Не рассматривая пока, в чем состоят различия, обратим внимание на помещенные рядом со схемами векторные диаграммы, которые расположены в следующем порядке: слева – векторная диаграмма напряжений первичной обмотки, в середине – векторная диаграмма напряжений вторичной обмотки, справа – векторные диаграммы напряжений обеих обмоток совмещены (в часах).

Их «центры тяжести» находятся в центре циферблата часов. Минутная стрелка часов совпадает с направлением одного из векторов напряжений первичной обмотки (на рисунке 1 с вектором B). Часовая стрелка совпадает с вектором напряжения вторичной обмотки одноименной фазы, то есть с вектором b.

Рисунок 1. Примеры образования групп соединений трансформаторов.
Начала первичных обмоток обозначены A, B, C, концы X, Y, Z. Начала вторичных обмоток a, b, c концы x, y, z.

Обратите внимание на то, что сравнивается расположение векторов первичной и вторичной звезд. Поэтому в случае соединения обмотки в треугольник надо, перед тем как определять группу соединения, вписать в треугольник звезду. После этого, рассматривая звезды, стрелки направляют вдоль векторов звезд в вершины B и b (A и a, C и c).

По рисунку 1 легко убедиться в том, что несколько схем, несмотря на различие в соединениях, дают одинаковый сдвиг векторов одноименных напряжений, что отчетливо видно по соответствующим им «часам», так как они указывают одно и то же время.

Несколько схем, дающих одинаковый сдвиг, образуют группу соединения. Иными словами, вторичные напряжения одноименных фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же группу соединения, совпадают по фазе. Поэтому их можно соединять параллельно, не рискуя получить уравнительный ток.

Основных групп может быть двенадцать (1 ч, 2 ч, …, 12 ч) – по числу цифр на циферблате. Это объясняется тем, что векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединения обмоток и их расположения на стержнях могут иметь сдвиги, кратные 30°.

Таким образом, группе 1 ч соответствует сдвиг 30°, группе 2 ч – 60°, 3 ч – 90°, 4 ч – 120° и так далее. Сдвиг в 360° (или, что то же, отсутствие сдвига, так как 360° и 0° – это одно и то же) имеет группа 12 или 0 ч.

При сдвиге 6 ч векторы напряжений одноименных фаз первичных и вторичных обмоток направлены прямо противоположно.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) имеют одинаковые соединения – обе в звезду или обе в треугольник. Соединение одной обмотки в зигзаг – звезду при другой обмотке, соединенной в треугольник, дает четные группы.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, другая – в треугольник, а также, если одна обмотка соединена в зигзаг – звезду, а другая – в звезду.

Обозначение группы соединений

состоит из двух частей: слева от черточки расположены знаки или буквы, характеризующие схему соединения обмоток, а справа – цифры, указывающие сдвиг в часовом обозначении.

Схемы соединений обозначают знаками и буквами. Приведем примеры буквенного обозначения: Y или У – звезда, Yн или Y0 или Ун или У0– звезда с выведенной нулевой точкой; Δ или Д или D – треугольник; Z – зигзаг, Zн или Z0 – зигзаг с выведенной нулевой точкой.

Рассмотрим один пример возможных обозначений группы соединения двухобмоточного трансформатора, у которого обмотка ВН соединена в треугольник, обмотка НН – в звезду с выведенной нулевой точкой и со сдвигом 11 ч (330°, так как 11 × 30° = 330°) между векторами первичного и вторичного напряжений одноименных фаз:

Δ / Yн — 11 или Д / Ун — 11 или Д / У0 — 11 или D / Yн — 11 или D / Y0 — 11.

Из приведенного примера легко понять систему построения обозначений групп соединения двухобмоточных трансформаторов. В левой части числитель дроби указывает схему соединения обмоток высшего напряжения, знаменатель – низшего напряжения. Цифры в правой части – это часовое обозначение группы соединений.

Трехобмоточные трансформаторы обозначаются, например, Ун / У / Д — 12 — 11 или Ун / У / Д — 0 — 11. Это значит, что обмотка ВН соединена в звезду с выведенной нулевой точкой. Обмотка среднего напряжения (СН) соединена в звезду. Соединение обмотки НН – треугольник. Первое число 12 или 0 указывает сдвиг в часовом обозначении между обмотками ВН и СН; второе число 11 – сдвиг между обмотками ВН и НН. Легко понять, что в данном примере сдвиг между СН и НН можно обозначить 11.

Количество групп соединений трансформаторов ограничено стандартами. Но в практике можно столкнуться со всеми 12 группами и даже с такими соединениями, когда направления вращения векторов ВН и НН не совпадают. Такие трансформаторы не имеют группы в часовом обозначении.

Ошибочно получить не ту группу, которая требуется, можно по многим причинам, например вследствие простой перемаркировки фаз, перекрещивания фаз и тому подобного. Поэтому всегда необходима проверка группы соединения, а это ответственная и сложная работа.

У трансформаторов, как правило, имеется шесть (семь) выводов на крышке, а не двенадцать, то есть обмотки между собой соединены внутри трансформатора. В этих сложных условиях проверка группы соединения выполняется последовательными измерениями по определенной системе, которая достаточно полно описана в книге Алексенко Г.В.

«Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов», 1967г.

Пересоединениями на крышке трансформатора можно перевести группы одну в другую: либо группы 12, 4 и 8, либо 6, 10 и 2, либо все нечетные группы.

Приведенные здесь сведения имеют ограниченную цель – показать широкие возможности изменять группу соединения без вскрытия трансформатора. Техника пересоединений с подробными пояснениями для всех практически вероятных случаев подробно описана в вышеуказанной книге.

Техника построения векторных диаграмм, применяющаяся для определения группы соединения

На схемах обмотки чередуют в таком порядке, как они присоединены к выводам трансформатора. Это значит, что, начиная счет с вывода A обмотки ВН и обходя трансформатор в направлении стрелки (рисунок 2, а), будем встречать его выводы в следующем порядке: A, B, C, c, b, a. Именно так их располагают и на схеме.

Начала обмоток ВН обозначают буквами A, B, C; начала обмоток НН – a, b, c. Концы обмоток ВН обозначают X, Y, Z, концы обмоток НН – x, y, z. Условимся располагать у одинаково намотанных обмоток на схемах все начала вверху, все концы внизу (рисунок 2, б). У обмоток различного направления начала будем располагать с разных сторон (рисунок 2, в).

Рисунок 2. Система обозначений обмоток для определения группы соединений.

Векторы напряжений, относящиеся к одной и той же фазе (обмотки надеты на один стержень), параллельны. Принято строить векторные диаграммы для того момента, когда потенциалы A, a (B, b, C, c) выше потенциалов X, x (Y, y, Z, z).

Наименования фаз первичной обмотки и расположение их векторов напряжения определяются первичной сетью и потому для всех схем соединений одинаковы.

Рассмотрим несколько примеров.

1. Требуется определить группу соединений для схемы на рисунке 3, а. Первый шаг: строим векторную диаграмму обмотки ВН (рисунок 3, б). Второй шаг: строим векторную диаграмму обмотки НН (рисунок 3, в). Следуя ранее оговоренным условиям, векторы AX, BY, CZ и ax, by, cz соответственно параллельны и направлены в те же стороны, так как электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток имеют одинаковые направления (их начала обозначены на рисунке 3, а сверху).

Читайте также  Какое соединение лучше звезда или треугольник?

Рисунок 3. Примеры определения группы соединения при включении обеих обмоток в звезду.

Третий шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы обмотки ВН с центром часов, направляя вектор одной из фаз, например фазы BY, на 12 ч. Четвертый шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы НН с центром часов и смотрим, на который час указывает вектор той же фазы, в нашем случае by. Этот час и определяет собой группу соединения, в данном примере 0 или 12 (рисунок 3, г).

2. Определение группы соединения для схемы на рисунке 3, д, у которой направление обмоток различно, выполнено по тому же плану и пояснений не требует. В данном случае получается группа У / У — 6.

3. Построим векторные диаграммы для схемы на рисунке 4, а с одинаково намотанными обмотками, если обмотка НН соединена в треугольник. Векторная диаграмма обмотки ВН (рисунок 4, б) имеет такой же вид, как на рисунке 3, б. Почему? Потому что она также определяется первичной сетью. Параллельно вектору BY строим вектор by, направляя его в ту же сторону (рисунок 3, в).

Затем, видя по схеме, что вывод b соединен с выводом z, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой b букву z. А так как точка z принадлежит вектору cz, проводим через нее линию I – I параллельно вектору CZ. Затем, видя, что вывод y соединен с выводом a, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой y букву a и проводим через нее линию II – II, параллельную вектору AX.

Точка пересечения линий I – I и II – II образует вершину треугольника, соответствующую соединению между выводами c и x. Остается расставить стрелки у векторов cz и ax.

Рисунок 4. Примеры определения группы соединения при включении обмотки НН в треугольник

Теперь нужно совместить центры тяжести векторных диаграмм обмоток ВН и НН, поместить их в центр часов и определить группу соединения. В данном случае трансформатор имеет 11-ю группу, так как вектор b показывает 11 ч. Группу в данном случае определяет вектор b, а не векторы a и c, так как на 12 ч направлен вектор B, а не векторы A и C.

Поясним, как были найдены центры тяжести. Центр тяжести обмотки ВН, соединенной в звезду,– ее нулевая точка. Центр тяжести обмотки НН, соединенной в треугольник, находят следующим построением: каждую сторону треугольника делят пополам и ее середину соединяют с противолежащей вершиной. Пересечение полученных трех линий (медиан) и есть центр тяжести.

На рисунке 4, д обмотки также намотаны одинаково и тоже соединены в звезду и треугольник, но получилась группа не 11 ч, а 1 ч. Это объясняется тем, что выполняя соединения обмоток НН, мы на этот раз обходим их иначе, чем на рисунке 4, а. В первом случае конец обмотки by соединялся с началом обмотки ax, во втором – конец обмотки by соединяется с началом обмотки cz. В результате другого направления обхода треугольник повернулся.

При соединении обмоток НН в треугольник мы ориентировались по веторам обмотки ВН, причем, как уже упоминалось, они изображали напряжения питающей сети. Иными словами, вершины треугольника векторов A, B, C были заданы.

При соединении обмоток ВН в треугольник это условие также необходимо соблюдать, откуда следует, что при любом соединении обмоток ВН – и в звезду (рисунок 5, а), и в треугольник (рисунок 5, б и в) – точки A, B, C на векторных диаграммах располагаются одинаково: это сеть. Однако направление векторов при соединении в треугольник может быть различно. Оно определяется порядком выполнения соединений.

Рисунок 5. Расположение векторов при соединении в треугольник обмоток ВН.

Действительно, на рисунке 5, б соединение выполнено от обмотки B к обмотке C, а от нее к обмотке A, чему и соответствует направление стрелок на векторной диаграмме.

На рисунке 5, в соединение выполнено в другом порядке: от обмотки B к обмотке A и от нее к обмотке C. Поэтому направление стрелок на векторной диаграмме изменилось на обратное.

1 Отношение мощностей параллельно включенных трансформаторов не должно быть больше 1 : 3. В противном случае даже небольшие абсолютные перегрузки параллельно работающих трансформаторов могут оказаться в процентном отношении для малых трансформаторов недопустимо большими.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

Источник: https://www.electromechanics.ru/electrical-engineering/511-transformer-connection-group.html

Гост 30830-2002 трансформаторы силовые. часть 1. общие положения

Основные группы соединения обмоток трансформатора

ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93)

Группа Е64

МКС 29.180

ОКП 34 1400

Дата введения 2004-01-01

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 37 «Электрооборудование для передачи и распределения электроэнергии» Центра стандартизации и сертификации высоковольтного электрооборудования и силовых полупроводниковых приборов (Ц СВЭП)

2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 22 от 6 ноября 2002 г.)

За принятие проали:

Наименование государства Наименование национального органа по стандартизации
Азербайджанская Республика Азгосстандарт
Республика Армения Apмгосстандарт
Республика Беларусь Госстандарт Республики Беларусь
Республика Казахстан Госстандарт Республики Казахстан
Кыргызская Республика Кыргызстандарт
Российская Федерация Госстандарт России
Республика Таджикистан Таджикстандарт
Туркменистан Главгосслужба «Туркменстандартлары»
Республика Узбекистан Узгосстандарт
Украина Госстандарт Украины

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 60076-1 (1993) «Силовые трансформаторы. Часть 1. Общие положения» с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны, которые выделены курсивом

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 10 апреля 2003 г N 113-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2004 г

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения и условия работы

1.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на трехфазные и однофазные силовые трансформаторы (в том числе автотрансформаторы), за исключением некоторых видов маломощных и специальных трансформаторов, а именно:

— однофазных трансформаторов номинальной мощностью менее 1 кВ·А и трехфазных трансформаторов номинальной мощностью менее 5 кВ·А;

— измерительных трансформаторов;

— трансформаторов для статических преобразователей;

— тяговых трансформаторов, установленных на подвижном составе;

— пусковых трансформаторов;

— испытательных трансформаторов;

— сварочных трансформаторов.

Требования настоящего стандарта могут применяться для указанных выше видов трансформаторов, если на них нет отдельных стандартов или других нормативных документов (далее — НД). Для тех видов силовых трансформаторов, на которые имеются отдельные НД, настоящий стандарт распространяется только в той области, которая указана в этих НД.

В случае согласования между изготовителем и потребителем технических решений, отличающихся от указанных в настоящем стандарте, они должны быть включены в соответствующие НД.

1.2 Условия работы

1.2.1 Нормальные условия работы

Настоящий стандарт распространяется на трансформаторы, предназначенные для работы в следующих условиях:

а) высота установки над уровнем моря не более 1000 м; для трансформаторов класса напряжения 1150 кВ — не более 500 м;

б) температура окружающего воздуха и охлаждающей среды: климатическое исполнение У по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1. Среднесуточная температура воздуха — не выше 30 °С; среднегодовая температура воздуха — не выше 20 °С;

для трансформаторов с водяным охлаждением температура охлаждающей воды у входа в охладитель — не выше 25 °С;

по заказу потребителя допускается изготавливать трансформаторы для условий, указанных в ГОСТ 11677;

в) форма кривой напряжения питания должна быть практически синусоидальной.

Примечание — Требование к форме кривой напряжения питания не является обязательным для систем коммунального энергоснабжения, но должно учитываться при значительной нагрузке сети преобразователями, при которой коэффициент несинусоидальности кривой напряжения не должен превышать 5%, а коэффициент гармонической составляющей для любой четной гармоники — 1%. Должно быть также учтено влияние гармоник тока на потери короткого замыкания и превышение температуры;

г) напряжения источников питания фаз трехфазных трансформаторов должны быть практически симметричными;

д) окружающая среда должна иметь степень загрязнения, не требующую применения специальных мер защиты внешней изоляции трансформаторных вводов или собственно трансформатора (см. ГОСТ 15150, ГОСТ 15543.1 и ГОСТ 9920). К трансформаторам не должны предъявляться специальные конструктивные требования по сейсмостойкости (данное условие применяют, если ускорение силы тяжести менее 2 м/с).

1.2.2 Особые условия работы

При заказе могут быть указаны особые условия работы, которые необходимо учесть при проектировании трансформатора.

Например, к особым условиям относятся: превышающая нормированную высота установки; более высокая или низкая температура окружающей среды; соответствующая тропическому климату влажность; сейсмическая активность; сильные загрязнения; нестандартные формы напряжения и тока нагрузки и смешанная нагрузка; особые условия транспортирования, хранения и установки, например ограничение массы или габаритных размеров (приложение А).

Читайте также  Автоматическое парное соединение

Дополнительные сведения для определения номинальных данных и методов испытаний трансформаторов приведены в НД, указанных в разделе 2 [1].

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.024-87 Система стандартов безопасности труда. Шум. Трансформаторы силовые масляные. Нормы и методы контроля

ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции

ГОСТ 1516.

3-96 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции

ГОСТ 3484.1-88 Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний

ГОСТ 3484.2-88 Трансформаторы силовые. Испытания на нагрев

ГОСТ 8865-93 Системы электрической изоляции.

Оценка нагревостойкости и классификация

ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ·А и более. Ряд номинальных мощностей

ГОСТ 9920-89 (МЭК 694-80, МЭК 815-86) Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции

ГОСТ 11677-85 Трансформаторы силовые.

Общие технические условия

ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические.

Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16110-82 Трансформаторы силовые. Термины и определения

ГОСТ 24687-81 Трансформаторы силовые и реакторы электрические. Степени защиты

3 Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 1516.2, ГОСТ 1516.3, ГОСТ 15150, ГОСТ 16110, [2], а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 Общие понятия

3.1.1 силовой трансформатор: Статическое устройство, имеющее две или более обмотки, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного напряжения и тока в одну или несколько других систем переменного напряжения и тока, имеющих обычно другие значения при той же частоте, с целью передачи мощности (МЭС 421-01-01)*.________________

* Здесь и далее в скобках приведены номера терминов по [2].

3.1.2 автотрансформатор*: Трансформатор, в котором две или большее число обмоток имеют общую часть (МЭС 421-01-11).______________

* Если необходимо указать, что трансформатор не является автотрансформатором, должны использоваться термины «трансформатор с раздельными обмотками» или «двухобмоточный трансформатор» (МЭС 421-01-13).

3.1.3 линейный регулировочный трансформатор: Трансформатор, одна из обмоток которого включается последовательно в сеть с целью изменения напряжения и/или сдвига фазы напряжения сети, а другая обмотка является возбуждающей (МЭС 421-01-12).

3.1.4 масляный трансформатор: Трансформатор, магнитная система и обмотки которого погружены в масло (МЭС 421-01-14).

Примечание — В настоящем стандарте любую электроизоляционную жидкость, например минеральное масло или какую-либо другую электроизоляционную жидкость, рассматривают в качестве масла.

3.1.5 сухой трансформатор: Трансформатор, магнитная система и обмотки которого не погружены в изолирующую жидкость (МЭС 421-01-16).

3.1.6 система защиты масла: Система в масляном трансформаторе, компенсирующая увеличение объема масла при его нагреве. Контакт между маслом и внешним воздухом может быть уменьшен или исключен.

3.2 Выводы и нейтраль

3.2.1 вывод: Токоведущая часть, предназначенная для присоединения обмотки к внешним проводникам.

3.2.2 линейный вывод: Вывод, предназначенный для присоединения трансформатора к линейным проводникам внешней сети (МЭС 421-02-01).

3.2.3 нейтральный вывод:

а) для трехфазных трансформаторов и трехфазных групп однофазных трансформаторов: Вывод(ы), предназначенный(ые) для присоединения к общей точке (нейтрали) обмотки, соединенной по схеме «звезда» или «зигзаг»;

б) для однофазных трансформаторов: Вывод, предназначенный для присоединения к нейтрали сети (МЭС 421-02-02).

3.2.4 нейтраль: Точка симметричной системы напряжений, которая, как правило, находится под нулевым потенциалом.

3.2.5 одноименные выводы: Выводы различных обмоток трансформатора, обозначенные одной и той же буквой или соответствующим условным знаком (МЭС 421-02-03).

3.3 Обмотки

3.3.1 обмотка: Совокупность витков, образующих электрическую цепь с целью получения одного из напряжений трансформатора.

Примечание — Для трехфазного трансформатора под «обмоткой» подразумевается совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения всех фаз, см.3.3 3 (МЭС 421-03-01).

3.3.2 обмотка с ответвлениями: Обмотка, в которой эффективное число витков может ступенчато изменяться.

3.3.3 обмотка фазы: Совокупность витков, образующих одну фазу трехфазной обмотки.

Примечание — Термин «обмотка фазы» не должен применяться для обозначения совокупности катушек на одном стержне магнитопровода (МЭС 421-03-02).

3.3.4 обмотка высшего напряжения*: Обмотка, имеющая наибольшее номинальное напряжение (МЭС 421-03-03).______________

* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, — вторичной.

Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07). Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность, чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см.

3.3.8).

3.3.5 обмотка низшего напряжения*: Обмотка, имеющая наименьшее номинальное напряжение (МЭС 421-03-04).______________

* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, — вторичной.

Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07). Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность, чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см.

3.3.8).

Примечание — В линейном регулировочном трансформаторе обмотка, имеющая низшее номинальное напряжение, может иметь более высокий уровень изоляции.

3.3.6 обмотка среднего напряжения*: Обмотка многообмоточного трансформатора, номинальное напряжение которой является промежуточным между номинальными напряжениями обмоток высшего и низшего напряжений (МЭС 421-03-05).

_______________

* Обмотка, к которой при эксплуатации подводится активная мощность от источника питания в эксплуатации, называется первичной, а обмотка, от которой отводится активная мощность в цепь нагрузки, вторичной.

Эти термины не определяют, какая из обмоток имеет большее номинальное напряжение, и не должны применяться, за исключением контекста о направлении потока активной мощности (МЭС 421-03-06 и МЭС 421-03-07). Другие обмотки трансформатора, имеющие, как правило, меньшую номинальную мощность чем вторичная, часто называют третичными обмотками (см. 3.3.8).

3.3.7 вспомогательная обмотка: Обмотка, предназначенная для нагрузки, существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора (МЭС 421-03-08).

3.3.8 компенсационная обмотка: Дополнительная обмотка, соединенная по схеме «треугольник», предназначенная для снижения полного сопротивления нулевой последовательности (см. 3.7.3) в трансформаторах с обмотками, соединенными по схеме «звезда-звезда» или «звезда-зигзаг» (МЭС 421-03-09).

Примечание — Обмотка считается компенсационной только в том случае, если она не предназначена для трехфазного присоединения к внешней сети.

3.3.9 общая обмотка: Общая часть обмоток автотрансформатора (МЭС 421-03-10).

3.3.10 последовательная обмотка: Часть обмотки автотрансформатора или обмотка линейного регулировочного трансформатора, предназначенная для последовательного включения в электрическую цепь (МЭС 421-03-11).

Источник: http://docs.cntd.ru/document/gost-30830-2002

Основные части конструкции трансформатора — Трансформаторы

Основные группы соединения обмоток трансформатора

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между тремя различными базовыми концепциями:

  • Стержневой (рис1)
  • Броневой (рис2)
  • Тороидальный

Любая из этих концепций не влияет на эксплуатационные характеристики или эксплуатационную надёжность трансформатора, но имеются существенные различия в процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает концепцию, которую он считает наиболее удобной с точки зрения изготовления, и стремится к применению этой концепции на всём объёме производства.

В то время как обмотки стержневого типа заключают в себе сердечник, сердечник броневого типа заключает в себе обмотки. Если смотреть на активный компонент (т.e. сердечник с обмотками) стержневого типа, обмотки хорошо видны, но они скрывают за собой стержни магнитной системы сердечника. Видно только верхнее и нижнее ярмо сердечника. В конструкции броневого типа сердечник скрывает в себе основную часть обмоток.

Ещё одно отличие состоит в том, что ось обмоток стержневого типа, как правило, имеет вертикальное положение, в то время как в броневой конструкции она может быть горизонтальной или вертикальной.

Основными частями конструкции трансформатора являются:

  • магнитная система (магнитопровод)
  • обмотки
  • система охлаждение

Магнитная система (магнитопровод) трансформатора — комплект элементов (чаще всего пластин) электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определённой геометрической форме, предназначенный для локализации в нём основного магнитного поля трансформатора. Магнитная система в полностью собранном виде совместно со всеми узлами и деталями, служащими для скрепления отдельных частей в единую конструкцию, называется остовом трансформатора.

Часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, называется — стержень

Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется — ярмо

В зависимости от пространственного расположения стержней, выделяют:

  1. Плоская магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости
  2. Пространственная магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях
  3. Симметричная магнитная система — магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней
  4. Несимметричная магнитная система — магнитная система, в которой отдельные стержни могут отличаться от других стержней по форме, конструкции или размерам или взаимное расположение какого-либо стержня по отношению к другим стержням или ярмам может отличаться от расположения любого другого стержня
Читайте также  Последовательное соединение полярных конденсаторов

Обмотки

Основным элементом обмотки является виток — электрический проводник, или ряд параллельно соединённых таких проводников (многопроволочная жила), однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которого совместно с токами других таких проводников и других частей трансформатора создаёт магнитное поле трансформатора и в котором под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Обмотка — совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках. В трёхфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность обмоток одного напряжения трёх фаз, соединяемых между собой.

Проводник обмотки в силовых трансформаторах обычно имеет квадратную форму для наиболее эффективного использования имеющегося пространства (для увеличения коэффициента заполнения в окне сердечника). При увеличении площади проводника проводник может быть разделён на два и более параллельных проводящих элементов с целью снижения потерь на вихревые токи в обмотке и облегчения функционирования обмотки. Проводящий элемент квадратной формы называется жилой.

рис. Транспонированный кабель применяемый в обмотке трансформатора

Каждая жила изолируется при помощи либо бумажной обмотки, либо эмалевого лака. Две отдельно изолированных и параллельно соединённых жилы иногда могут иметь общую бумажную изоляцию. Две таких изолированных жилы в общей бумажной изоляции называются кабелем.

Особым видом проводника обмотки является непрерывно транспонированный кабель. Этот кабель состоит из жил, изолированных при помощи двух слоёв эмалевого лака, расположенных в осевом положении друг к другу, как показано на рисунке. Непрерывно транспонированный кабель получается путём перемещения внешней жилы одного слоя к следующему слою с постоянным шагом и применения общей внешней изоляции.

Бумажная обмотка кабеля выполнена из тонких (несколько десятков микрометров) бумажных полос шириной несколько сантиметров, намотанных вокруг жилы. Бумага заворачивается в несколько слоёв для получения требуемой общей толщины.

Обмотки разделяют по:

  1. Назначению
    • Основные — обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого или от которых отводится энергия преобразованного переменного тока.
    • Регулирующие — при невысоком токе обмотки и не слишком широком диапазоне регулирования, в обмотке могут быть предусмотрены отводы для регулирования коэффициента трансформации напряжения.
    • Вспомогательные — обмотки, предназначенные, например, для питания сети собственных нужд с мощностью существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора, для компенсации третей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, и т. п.
  2. Исполнению
    • Рядовая обмотка — витки обмотки располагаются в осевом направлении во всей длине обмотки. Последующие витки наматываются плотно друг к другу, не оставляя промежуточного пространства.
    • Винтовая обмотка — винтовая обмотка может представлять собой вариант многослойной обмотки с расстояниями между каждым витком или заходом обмотки.
    • Дисковая обмотка — дисковая обмотка состоит из ряда дисков, соединённых последовательно. В каждом диске витки наматываются в радиальном направлении в виде спирали по направлению внутрь и наружу на соседних дисках.
    • Фольговая обмотка — фольговые обмотки выполняются из широкого медного или алюминиевого листа толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Схемы и группы соединения обмоток трёхфазных двухобмоточных трансформаторов

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

  • Y-соединение, так называемой соединение звездой, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой
  • Δ-соединение, так называемое дельта-соединение, или соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо (или треугольник)
  • Z-соединение, так называемое соединение зигзагом

Первичная и вторичная стороны трансформатора могут быть соединены любым из трёх способов, показанным выше. Данные способы предлагают несколько различных комбинаций соединений в трансформаторах с различными характеристиками, выбор которых также может быть обусловлен типом сердечника.

Y-соединение обычно является естественным выбором для самых высоких напряжений, когда нейтральная точка предназначена для зарядки. В любом случае в целях защиты от перенапряжения или для прямого заземления предусмотрено наличие нейтрального проходного изолятора. В последнем случае в целях экономии уровень изоляции нейтрали может быть ниже, чем уровень изоляции фазного конца обмотки.

Соединённая звездой обмотка также имеет то преимущество, что переключение регулирования коэффициента трансформации может быть предусмотрено на нейтральном конце, где также может быть размещён переключатель числа витков. Поэтому переключатель числа витков сможет функционировать при напряжении низкого логического уровня, а разница напряжений между фазами также будет незначительная.

По сравнению с расходами, затраченными на установку переключателя числа витков, при более высоком уровне напряжения экономические затраты будут ниже.

Соединение звездой используется на одной стороне трансформатора, другая сторона должна быть соединена треугольником, особенно в случаях, если нейтраль соединения звездой планируется для зарядки. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой последовательности, следующего по нейтрали, и каждой фазы соединения звездой, что даёт приемлемый уровень полного сопротивления нулевой последовательности.

Без соединения треугольником обмотки ток нулевой последовательности привёл бы к образованию поля токов нулевой последовательности в сердечнике. Если сердечник имеет три стержня, данное поле от ярма к ярму проникнет сквозь стенки бака и приведёт к выделению тепла. В случае с броневым сердечником, или при наличии пяти стержней сердечника, данное поле проникнет между раскрученными боковыми стержнями и полное сопротивление нулевой последовательности существенно повысится.

Вследствие этого ток, в случае пробоя на землю может стать настолько слабым, что защитное реле не сработает.

В соединенной треугольником обмотке ток, протекающий по каждой фазовой обмотке равен фазному току, разделённому на , в то время как в соединении звездой, линейный ток каждой фазной обмотки идентичен линейному току сети.

С другой стороны, для одинакового напряжения соединение треугольником требует наличия трёхкратного количества витков по сравнению с соединением звездой.

Соединение обмотки треугольником выгодно использовать в высоковольтных трансформаторах, когда сила тока высока, а напряжение относительно низкое, как например, в обмотке низшего напряжения в повышающих трансформаторах.

Соединение обмотки треугольником позволяет циркулировать третьей (и кратным ей) гармонике тока внутри треугольника, образованного тремя последовательно соединёнными фазными обмотками. Токи третьей гармоники необходимы во избежание искажения синусоидальности потока магнитных, и, следовательно, наведённой ЭДС во вторичной обмотке. Третья гармоника тока во всех трёх фазах имеет одинаковое направление, данные токи не могут циркулировать в обмотке, соединённой звездой, с изолированной нейтралью.

Недостаток троичных синусоидальных токов в намагничивающем токе может привести к значительным искажениям наведённого напряжения, в случаях, если у сердечника 5 стержней, или он исполнен в броневом варианте. Соединённая треугольником обмотка трансформатора устранит данное нарушение, так как обмотка с соединением треугольником обеспечит затухание гармонических токов.

Иногда в трансформаторах предусмотрено наличие третичной Δ-соединённой обмотки, предусмотренной не для зарядки, а для предотвращения искажения напряжения и понижения полного сопротивления нулевой последовательности. Такие обмотки называются компенсационными. Распределительные трансформаторы, предназначенные для зарядки, между фазой и нейтралью на стороне первого контура, снабжены обычно соединённой треугольником обмоткой.

Однако ток в соединённой треугольником обмотке может быть очень слабым для достижения минимума номинальной мощности, а требуемый размер проводника обмотки чрезвычайно неудобен для заводского изготовления. В подобных случаях высоковольтная обмотка может быть соединена звездой, а вторичная обмотка — зигзагообразно.

Токи нулевой последовательности, циркулирующие в двух отводах зигзагообразно соединённой обмотки будут балансировать друг друга, полное сопротивление нулевой последовательности вторичной стороны главным образом определяется полем рассеяния магнитного поля между двумя разветвлениями обмоток, и выражается весьма незначительной цифрой.

При использовании соединения пары обмоток различными способами возможно достигнуть различных степеней напряжения смещения между сторонами трансформатора.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток принято выражать группой соединений. Для описания напряжения смещения между первичной и вторичной, или первичной и третичной обмотками, традиционно используется пример с циферблатом часов.

Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0° до 360°,а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединений выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига в 30°.

Одна фаза первичной указывает на 12, а соответствующая фаза другой стороны указывает на другую цифру циферблата.

Наиболее часто используемая комбинация Yd11 означает, например, наличие 30º смещения нейтрали между напряжениями двух сторон

Схемы и группы соединения обмоток трёхфазных двухобмоточных трансформаторов

Схема соединения обмотокДиаграмма векторов напряжения
холостого хода*Условное
обозначениеВННН
У/Д-11

трансформатор Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление
rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление
IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение
2alpilip Наде4ка / 29

Источник: http://ukrelektrik.com/publ/oborudovanie/transformatory/osnovnye_chasti_konstrukcii_transformatora/19-1-0-938