A háromfázisú transzformátorok működési elve és berendezése

A háromfázisú áram három teljesen különálló egyfázisú transzformátorral alakítható át. Ebben az esetben mindhárom fázis tekercselése nem kapcsolódik egymáshoz mágnesesen: minden fázisnak saját mágneses áramköre van. De ugyanaz a háromfázisú áram átalakítható egy háromfázisú transzformátorral, amelyben mindhárom fázis tekercselése mágnesesen kapcsolódik egymáshoz, mivel közös mágneses áramkörrel rendelkeznek.

A háromfázisú transzformátor működési elvének és eszközének tisztázásához képzeljünk el hármat egyfázisú transzformátor, egymáshoz erősítve úgy, hogy három rúdjuk egy közös központi rudat alkot (1. ábra). A másik három rúdra primer és szekunder tekercs van ráhelyezve (az 1. ábrán a szekunder tekercsek nem láthatók).

Tételezzük fel, hogy a primer tekercsek a transzformátor összes lábán pontosan azonosak, és ugyanabban az irányban vannak feltekerve (az 1. ábrán felülről nézve a primer tekercsek az óramutató járásával megegyező irányban vannak tekercselve).A tekercsek összes felső végét a semleges O-hoz csatlakoztatjuk, és a tekercsek alsó végeit a háromfázisú hálózat három kivezetéséhez hozzuk.

1. kép

A transzformátor tekercseiben lévő áramok időben változó mágneses fluxusokat hoznak létre, amelyek mindegyike a saját mágneses áramkörében zár. A központi kompozit rúdban a mágneses fluxusok összesen nullára adódnak, mert ezeket a fluxusokat szimmetrikus háromfázisú áramok hozzák létre, amelyekhez képest tudjuk, hogy pillanatnyi értékük összege mindenkor nulla.

Például, ha az AX I tekercs árama a legnagyobb volt, és az 1. ábrán jelzett módon zajlik. 1 irányban, akkor a mágneses fluxus megegyezik a legnagyobb Ф értékével, és felülről lefelé irányul a központi kompozit rúdba. A másik két BY és CZ tekercsben az I2 és Az3 áramok ugyanabban az időpillanatban egyenlőek a legnagyobb áram felével, és ellenkező irányúak az AX tekercsben lévő áramhoz képest (ez a három- fázisáramok). Emiatt a BY és CZ tekercsek rúdjaiban a mágneses fluxusok egyenlőek lesznek a maximális fluxus felével, a központi kompozit rúdban pedig az AX tekercs fluxusával ellentétes irányúak. Az áramlások összege a kérdéses pillanatban nulla. Ugyanez vonatkozik bármely másik pillanatra is.

Ha nincs áramlás a középső sávban, az nem jelenti azt, hogy nincs áramlás a többi sávban. Ha a központi rudat roncsoljuk, és a felső és az alsó járomokat közös járomba kötjük (lásd 2. ábra), akkor az AX tekercs fluxusa átjut a BY és CZ tekercsek magjain, és ezek mágneses hajtóerei. a tekercsek összeadódnak az AX tekercs magnetomotoros erejével. Ebben az esetben egy háromfázisú transzformátort kapnánk közös mágneses áramkörrel mindhárom fázisra.

2. ábra.

Mivel a tekercsekben az áramok a periódus 1/3-ával fáziseltolásosak, az általuk előállított mágneses fluxusok is a periódus 1/3-ával időeltolódnak, azaz. a rudak és tekercsek mágneses fluxusainak legnagyobb értékei az időszak 1/3-a után követik egymást...

A magokban a mágneses fluxusok periódus 1/3-ával történő fáziseltolódásának következménye, hogy a rudakra háruló fáziseltolódás és a primer és szekunder tekercsben egyaránt indukált elektromotoros erők azonosak. A primer tekercsek elektromotoros erői szinte kiegyenlítik az alkalmazott háromfázisú feszültséget, a szekunder tekercsek elektromotoros erői a tekercsek végeinek helyes csatlakoztatásával háromfázisú szekunder feszültséget adnak, amely a szekunder körbe kerül.

Ami a mágneses áramkör felépítését illeti, a háromfázisú transzformátorok, mint az egyfázisúak, rúdfigurákra vannak osztva. 2. és páncélozott.

A háromfázisú rúdtranszformátorok a következőkre oszthatók:

a) szimmetrikus mágneses áramkörű transzformátorok és

b) aszimmetrikus mágneses áramkörű transzformátorok.

ábrán. A 3. ábra vázlatosan ábrázol egy szimmetrikus mágneses áramkörrel rendelkező csúszótranszformátort, és a 3. ábra. A 4. ábra egy rúdtranszformátort mutat kiegyensúlyozatlan mágneses áramkörrel. Amint azt a három vasrúd 1, 2 és 3 látja, amelyek felül és alul vaskeretes lemezekkel vannak rögzítve. A transzformátor egy-egy fázisának primer I és szekunder II tekercsei mindegyik lábon találhatók.

3. ábra.

Az első transzformátorban a rudak egy egyenlő oldalú háromszög szögeinek csúcsaiban helyezkednek el; a második transzformátor rúdjai ugyanabban a síkban vannak.

A rudak elrendezése egy egyenlő oldalú háromszög sarkainak csúcsaiban egyenlő mágneses ellenállást ad mindhárom fázis mágneses fluxusára, mivel ezeknek a fluxusoknak az útja azonos. Valójában a három fázis mágneses fluxusai külön-külön áthaladnak az egyik függőleges rúdon teljesen és a másik két rúdon félig.

ábrán. A 3. ábrán a szaggatott vonal a 2. rúdfázis mágneses fluxusának zárásának módjait mutatja. Könnyen belátható, hogy az 1. és 3. rudak fázisainak fluxusainál a mágneses fluxusok zárásának módjai pontosan megegyeznek. Ez azt jelenti, hogy a szóban forgó transzformátornak ugyanolyan mágneses ellenállása van a fluxusokhoz.

A rudak egy síkban való elrendezése oda vezet, hogy a mágneses ellenállás a középső fázis fluxusánál (a 4. ábrán a 2. rúd fázisánál) kisebb, mint a végfázisok fluxusainál (a 2. ábrán). 4 – az 1. és 3. rúd fázisaihoz).

4. ábra.

Valójában a végfázisok mágneses fluxusai valamivel hosszabb utakon mozognak, mint a középső fázis fluxusa. Ráadásul a rudakból kilépő végfázisok áramlása teljes egészében a járom egyik felében halad át, és csak a másik felében (a középső rúdban való elágazás után) a fele. A középső fázis áramlása a függőleges rúd kimeneténél azonnal két felére szakad, és ezért a középső fázis áramlásának csak a fele jut át ​​a járom két részébe.

Így a végfázisok fluxusai nagyobb mértékben telítik az igát, mint a középső fázis fluxusa, ezért a végfázisok fluxusainál nagyobb a mágneses ellenállás, mint a középső fázis fluxusánál.

A háromfázisú transzformátor különböző fázisainak fluxusainál a mágneses ellenállások egyenlőtlenségének következménye az egyes fázisok üresjárati áramainak egyenlőtlensége azonos fázisfeszültség mellett.

Alacsony vas-telítettség és jó rúdvas-összeállítás mellett azonban ez a jelenlegi egyenlőtlenség elhanyagolható. Mert Mivel az aszimmetrikus mágneses áramkörű transzformátorok felépítése sokkal egyszerűbb, mint a szimmetrikus mágneses áramkörű transzformátoroké, az első transzformátorokról kiderült, hogy többnyire használtak A szimmetrikus mágneses áramköri transzformátorok ritkák.

ábrát figyelembe véve. A 3. és 4. ábrán látható, és feltételezzük, hogy mindhárom fázison áram folyik át, könnyen belátható, hogy minden fázis mágnesesen kapcsolódik egymáshoz. Ez azt jelenti, hogy az egyes fázisok magnetomotoros erői befolyásolják egymást, ami a háromfázisú áram három egyfázisú transzformátorral történő átalakításakor nincs.

A háromfázisú transzformátorok második csoportja a páncélozott transzformátorok. A páncélozott transzformátort úgy tekinthetjük, mintha három egyfázisú páncélozott transzformátorból állna, amelyek járom segítségével vannak egymáshoz csatlakoztatva.

ábrán. Az 5. ábra vázlatosan ábrázol egy függőlegesen elhelyezett belső maggal rendelkező páncélozott háromfázisú transzformátort Az ábráról jól látható, hogy az AB és CD síkon keresztül három egyfázisú páncélozott transzformátorra osztható, amelyek mágneses fluxusai adhatók. mindegyik a saját mágneses áramkörébe zárt . ábrán látható mágneses fluxus utak. Az 5-öt szaggatott vonal jelzi.

5. ábra.

Amint az ábrán látható, a középső függőleges rudakban a, amelyekre az azonos fázisú primer I és szekunder II tekercsek egymásra vannak helyezve, a teljes fluxus átmegy, míg a b-b jármákban és az oldalfalakban a fluxus fele halad át. . Ugyanezen indukciónál a járom és az oldalfalak keresztmetszete legyen a középső rúd keresztmetszete a fele.

Ami a mágneses fluxust illeti a c-c közbenső részekben, annak értéke, amint azt alább látni fogjuk, a középső fázis felvételének módjától függ.

Az armatúra-transzformátorok fő előnye a rúdtranszformátorokkal szemben a mágneses fluxus rövid záróútja, és ezáltal az alacsony üresjárati áram.

A páncélozott transzformátorok hátrányai közé tartozik egyrészt a tekercsek alacsony rendelkezésre állása javításra, mivel vas veszi körül őket, másrészt a tekercs hűtésének legrosszabb feltételei - ugyanezen okból.

A rúd típusú transzformátorokban a tekercsek szinte teljesen nyitottak, ezért jobban hozzáférhetők az ellenőrzéshez és javításhoz, valamint a hűtőközeghez.

Háromfázisú, olajjal töltött transzformátor cső alakú tartállyal: 1 — csigák, 2 — olajleeresztő szelep, 3 — szigetelő henger, 4 — nagyfeszültségű tekercs, 5 — kisfeszültségű tekercs, 6 — mag, 7 — hőmérő, 8 — kivezetések alacsony feszültség, 9 — nagyfeszültségű kivezetések, 10 — olajtartály, 11 — gázrelék, 12 — olajszintjelző, 13 — radiátorok.

További részletek a háromfázisú transzformátorok készülékéről: Erőátviteli transzformátorok - készülék és működési elv