Trīsfāzu transformatoru darbības princips un ierīce

Trīsfāzu strāvu var pārveidot ar trim pilnīgi atsevišķiem vienfāzes transformatoriem. Šajā gadījumā visu trīs fāžu tinumi nav magnētiski savienoti viens ar otru: katrai fāzei ir sava magnētiskā ķēde. Bet to pašu trīsfāzu strāvu var pārveidot ar vienu trīsfāzu transformatoru, kurā visu trīs fāžu tinumi ir magnētiski savienoti viens ar otru, jo tiem ir kopīga magnētiskā ķēde.

Lai precizētu trīsfāzu transformatora darbības principu un ierīci, iedomājieties trīs vienfāzes transformators, kas piestiprināti viens otram tā, lai to trīs stieņi veidotu vienu kopīgu centrālo stieni (1. att.). Uz katra no pārējiem trim stieņiem ir uzlikti primārie un sekundārie tinumi (1. attēlā sekundārie tinumi nav parādīti).

Pieņemsim, ka primārie tinumi uz visām transformatora kājām ir tieši vienādi un uztīti vienā virzienā (1. attēlā primārie tinumi ir uztīti pulksteņrādītāja virzienā, skatoties no augšas).Mēs savienojam visus spoļu augšējos galus ar neitrālu O un novadām spoļu apakšējos galus uz trīsfāzu tīkla trim spailēm.

1. attēls.

Strāvas transformatora tinumos radīs laikā mainīgas magnētiskās plūsmas, no kurām katra noslēgsies savā magnētiskajā ķēdē. Centrālajā saliktajā stienī magnētiskās plūsmas kopā sastādīs nulli, jo šīs plūsmas rada simetriskas trīsfāzu strāvas, attiecībā pret kurām mēs zinām, ka to momentāno vērtību summa vienmēr ir nulle.

Piemēram, ja strāva spolē AX I, bija vislielākā un notika attēlā norādītajā attēlā. 1 virzienā, tad magnētiskā plūsma būtu vienāda ar tās lielāko vērtību Ф un tika virzīta centrālajā saliktajā stieņā no augšas uz leju. Pārējās divās spoles BY un CZ strāvas I2 un Az3 tajā pašā laika momentā ir vienādas ar pusi no lielākās strāvas, un tām ir pretējs virziens attiecībā pret strāvu spolē AX (tā ir trīs īpašība fāzes strāvas). Šī iemesla dēļ BY un CZ spoļu stieņos magnētiskās plūsmas būs vienādas ar pusi no maksimālās plūsmas, un centrālajā saliktajā stienī tām būs pretējs virziens attiecībā pret AX spoles plūsmu. Plūsmu summa konkrētajā brīdī ir nulle. Tas pats attiecas uz jebkuru citu brīdi.

Ja nav plūsmas centrālajā joslā, tas nenozīmē, ka nav plūsmas arī citos joslās. Ja iznīcināsim centrālo stieni un savienosim augšējo un apakšējo jūgu kopējos jūgos (skat. 2. att.), tad spoles AX plūsma nonāks cauri BY un CZ spoļu serdeņiem un to magnetomotīves spēki. spoles tiks pievienotas kopā ar spoles AX magnetomotīves spēku. Šajā gadījumā mēs iegūtu trīsfāzu transformatoru ar kopēju magnētisko ķēdi visām trim fāzēm.

2. attēls.

Tā kā strāvas spoles ir fāzu nobīdes par 1/3 perioda, to radītās magnētiskās plūsmas arī tiek nobīdītas laikā par 1/3 perioda, t.i. lielākās magnētisko plūsmu vērtības stieņos un spoles seko viena otrai pēc 1/3 perioda...

Magnētisko plūsmu fāzes nobīdes serdeņos par 1/3 perioda sekas ir vienāda fāzes nobīde un elektromotora spēki, kas inducēti gan primārajos, gan sekundārajos tinumos, kas uzlikti uz stieņiem. Primāro tinumu elektromotorie spēki gandrīz līdzsvaro pielietoto trīsfāžu spriegumu Sekundāro tinumu elektromotoriskie spēki, pareizi savienojot spoļu galus, dod trīsfāžu sekundāro spriegumu, kas tiek ievadīts sekundārajā ķēdē.

Runājot par magnētiskās ķēdes uzbūvi, trīsfāzu transformatori, tāpat kā vienfāzes transformatori, ir sadalīti stieņu zīmēs. 2. un bruņu.

Trīsfāzu stieņu transformatorus iedala:

a) transformatori ar simetrisku magnētisko ķēdi un

b) transformatori ar asimetrisku magnētisko ķēdi.

attēlā. 3 shematiski parādīts bīdāmais transformators ar simetrisku magnētisko ķēdi, un att. 4 parādīts stieņa transformators ar nesabalansētu magnētisko ķēdi. Kā redzams no trim dzelzs stieņiem 1, 2 un 3, kas no augšas un apakšas ir nostiprināti ar dzelzs jūga plāksnēm. Uz katras kājas atrodas transformatora vienas fāzes primārās I un sekundārās II spoles.

3. attēls.

Pirmajā transformatorā stieņi atrodas vienādmalu trīsstūra leņķu virsotnēs; otrajam transformatoram ir stieņi vienā plaknē.

Stieņu izvietojums vienādmalu trīsstūra stūru virsotnēs nodrošina vienādu magnētisko pretestību visu trīs fāžu magnētiskajām plūsmām, jo ​​šo plūsmu ceļi ir vienādi. Faktiski trīs fāžu magnētiskās plūsmas atsevišķi iziet caur vienu vertikālo stieni pilnībā un caur pārējiem diviem stieņiem pusceļā.

attēlā. 3. attēlā punktētā līnija parāda stieņa 2. fāzes magnētiskās plūsmas aizvēršanas veidus. Ir labi redzams, ka stieņu 1. un 3. fāžu plūsmām to magnētisko plūsmu aizvēršanas veidi ir tieši tādi paši. Tas nozīmē, ka aplūkojamajam transformatoram ir vienādas plūsmas magnētiskās pretestības.

Stieņu izvietojums vienā plaknē noved pie tā, ka magnētiskā pretestība vidējās fāzes plūsmai (4. att. stieņa 2 fāzei) ir mazāka nekā gala fāžu plūsmām (att.). 4 — stieņu 1. un 3. fāzēm).

4. attēls.

Faktiski beigu fāžu magnētiskās plūsmas pārvietojas pa nedaudz garākiem ceļiem nekā vidējās fāzes plūsma. Turklāt gala fāžu plūsma, kas atstāj savus stieņus, pilnībā iziet vienā jūga pusē un tikai otrā pusē (pēc sazarošanās vidējā stieņā) iet puse no tās. Vidusfāzes plūsma pie vertikālā stieņa izejas nekavējoties sadalās divās daļās, un tāpēc tikai puse no vidējās fāzes plūsmas nonāk abās jūga daļās.

Tādējādi beigu fāžu plūsmas piesātina jūgu lielākā mērā nekā vidējās fāzes plūsma, un tāpēc magnētiskā pretestība beigu fāžu plūsmām ir lielāka nekā vidējās fāzes plūsmai.

Trīsfāzu transformatora dažādu fāžu plūsmu magnētisko pretestību nevienlīdzības sekas ir tukšgaitas strāvu nevienlīdzība atsevišķās fāzēs pie viena un tā paša fāzes sprieguma.

Tomēr ar zemu jūga dzelzs piesātinājumu un labu stieņu dzelzs montāžu šī pašreizējā nevienlīdzība ir niecīga. Jo Tā kā transformatoru ar asimetrisku magnētisko ķēdi uzbūve ir daudz vienkāršāka nekā transformatoram ar simetrisku magnētisko ķēdi, pārsvarā tika izmantoti pirmie transformatori.Simetriskas magnētiskās ķēdes transformatori ir reti sastopami.

Ņemot vērā att. 3 un 4 un pieņemot, ka strāvas plūst cauri visām trim fāzēm, ir viegli redzēt, ka visas fāzes ir magnētiski savienotas viena ar otru. Tas nozīmē, ka atsevišķu fāžu magnetomotīves spēki ietekmē viens otru, kas mums nav, ja trīsfāzu strāvu pārveido trīs vienfāzes transformatori.

Otrā trīsfāzu transformatoru grupa ir bruņu transformatori. Bruņu transformatoru var uzskatīt tā, it kā tas sastāv no trim vienfāzes bruņu transformatoriem, kas savienoti viens ar otru ar jūgu.

attēlā. 5 shematiski attēlots bruņu trīsfāzu transformators ar vertikāli novietotu iekšējo serdi.No attēla labi redzams, ka caur plaknēm AB un CD to var sadalīt trīs vienfāzes bruņu transformatoros, kuru magnētiskās plūsmas var būt slēgts katrs savā magnētiskajā ķēdē . Magnētiskās plūsmas ceļi attēlā. 5 ir norādīti ar pārtrauktām līnijām.

5. attēls.

Kā redzams attēlā, vidējos vertikālajos stieņos a, uz kuriem ir uzlikti vienas un tās pašas fāzes primārie I un sekundārie II tinumi, iziet pilna plūsma, savukārt jūgos b-b un sānu sienās iet puse plūsmas. . Tajā pašā indukcijā jūga un sānu sienu šķērsgriezumiem jābūt pusei no vidējā stieņa šķērsgriezuma a.

Kas attiecas uz magnētisko plūsmu starpposma daļās c — c, tās vērtība, kā redzēsim tālāk, ir atkarīga no vidējās fāzes iekļaušanas metodes.

Armatūras transformatoru galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar stieņu transformatoriem ir īsie magnētiskās plūsmas slēgšanas ceļi un līdz ar to zemās tukšgaitas strāvas.

Bruņoto transformatoru trūkumi ietver, pirmkārt, tinumu zemo pieejamību remontam, jo ​​tos ieskauj dzelzs, un, otrkārt, sliktākie apstākļi tinuma dzesēšanai - tā paša iemesla dēļ.

Stieņu tipa transformatoros tinumi ir gandrīz pilnībā atvērti un tāpēc ir vieglāk pieejami pārbaudei un remontam, kā arī dzesēšanas videi.

Trīsfāzu eļļas transformators ar cauruļveida tvertni: 1 — skriemeļi, 2 — eļļas iztukšošanas vārsts, 3 — izolācijas cilindrs, 4 — augstsprieguma tinums, 5 — zemsprieguma tinums, 6 — serde, 7 — termometrs, 8 — spailes zemspriegums, 9 — augstsprieguma spailes, 10 — eļļas tvertne, 11 — gāzes releji, 12 — eļļas līmeņa indikators, 13 — radiatori.

Sīkāka informācija par trīsfāzu transformatoru ierīci: Strāvas transformatori — ierīce un darbības princips