Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы. Лекции для курсов Электрические машины и аппараты

• Название: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты
• Дата: 24.04.2023
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы.docx
• Тип: Лекции; #1085552
• страница: 18 из 19

Лекция 8

Трансформаторы

1. 
   Устройство трехфазных трансформаторов
   
2. 
   Соединение обмоток трехфазных трансформаторов
   
3. 
   КПД
   

Устройство и принцип действия

Общее устройство трехфазных трансформаторов

Трансформаторы, используемые в сетях промышленных предприятий называются силовыми.

Силовые трансформаторы в основном бывают трехфазными.

Мощность силового трансформатора измеряется в киловольтамперах. ( кВА ).

Промышленностью выпускаются силовые трансформаторы мощностью от 10 до 560кВА. На подстанциях к силовым трансформаторам от ЛЭП подводится напряжение 6 или 10 кВ. а снимается 0,4 или 0,23 кВ.которое подается потребителю.


Силовой трансформатор представлен на рисунке 26.1:



Рис.26.1. Трехфазный силовой трансформатор

На рисунке :

1. 
   бак с радиаторами
   
2. 
   крышка
   
3. 
   выводы высшего напряжения
   
4. 
   выводы низшего напряжения
   
5. 
   рукоятка переключателя числа витков обмотки высшего напряжения
   
6. 
   предохранительная труба
   
7. 
   указатель уровня масла
   
8. 
   расширитель
   
9. 
   транспортные катки
   

Бак предназначен для размещения в нем активной части ( магнитопровода с закрепленными на нем катушками высшего и низшего напряжения) ,погруженных в масло. Для увеличения поверхности охлаждения в бак вварены трубы радиатора. Бак закрывается крышкой на болтах.
Выводы высшего и низшего напряжения обеспечивают изоляцию вводных кабелей от корпуса трансформатора.
Переключатель витков обеспечивает ступенчатое изменение напряжения на выходе

трансформатора.
Расширитель вмещает до 10% масла и предназначен для сбора масла при его расширении при нагревании.
При ремонтах из бака извлекают выемную часть трансформатора (см.рис.26.2)



Рис.26.2. Выемная часть силового трехфазного трансформатора
Вместе с крышкой из бака трансформатора извлекается его активная часть.

Активная часть трансформатора состоит :

• 
  магнитопровод;
  
• 
  обмотки высшего напряжения ;
  
• 
  обмотки низшего напряжения ;
  

26.2. Магнитопроводы трехфазных трансформаторов

Магнитопровод( сердечник ) состоит из стержней и ярма , образующих замкнутую

магнитную цепь.

Магнитопровод собран из листов электротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм. Листы изолированы друг от друга лаковой пленкой. Конструкция магнитопровода показана на рисунке 26.3:


Рис.26.2. Магнитопровод трехфазного трансформатора
На рисунке обозначены :

1 - стержень ;

2 - вертикальная стяжка ;

3 - стяжная шпилька ;

4 - верхнее ярмо ;

5 - нижнее ярмо ;
26.3. Обмотки трехфазных трансформаторов
Обмотки по назначению делятся на :

• 
  первичную ;
  
• 
  вторичную ;
  

Первичной называется обмотка, к которой подсоединяется источник энергии.

Вторичной называется обмотка , к которой подсоединяется потребитель.

Обмотка с высоким напряжением обозначается " ВН ", обмотка с низким напряжением обозначается "НН".

Обмотки выполняются из круглых или прямоугольных медных или алюминиевых проводов, изолированных пряжей, бумагой, эмалью или изоляционными деталями. Обмотки пропитывают лаком и сушат.
По конструкции различают два вида обмоток :

• 
  концентрические, располагающиеся одна внутри другой ;
  
• 
  чередующиеся , поставленные одна над другой в виде отдельных катушек вдоль оси стержня ;
  

Магнитопровод с обмотками называют активной частью трансформатора

Соединение обмоток трехфазных трансформаторов
27.1. Общие определения

Конструктивно обмотки трехфазных трансформаторов выполня­ются так же, как и однофазных.

Начала фаз обмоток ВН обозна­чены прописными латинскими буквамиА, В и С; концы фаз этих обмоток — X, Yи Z. Если обмотка ВН имеет выведенную нулевую точку, то этот зажим обозначают 0.

Начала фаз обмоток НН обозначаются строчными латинскими буквами а, 6, с, концы фаз — х, у, z, вывод нулевой точки — 0.

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены в звезду (рис. 27.1), когда концы всех трех фаз соединены между собой, образуя общую нейтральную (нулевую) точку, а свободные начала трех фаз подключены к трем проводам сети источника или приемника электрической энергии переменного тока.



Рис.27.1. Соединение обмоток звездой
При соедине­нии обмоток в треугольник (рис. 27.2,)начало первой фазы соединяется с концом второй, начало второй фазы — с концом треть­ей, начало третьей фазы — с концом первой. Точки соединения начала одной фазы с концом другой подключены к проводам трех­фазной сети переменного тока.



Рис.27.2. Соединение обмоток треугольником
Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов в звезду и треугольник обозначаются соответственно знаками


ЗвездаЗвезда с выводом нуля Треугольник
Рис.27.3. Обозначение соединений обмоток трансформатора

27.2.Группы трехфазных трансформаторов

До сих пор мы считали, что при построении векторной диаграммы ЭДС Е₁ и Е₂ совпадают по фазе. Но это соответствует действительности лишь при условии намотки первичной и вторичной обмоток в одном направлении, или одноименной маркировки их выводов (рис. 24.4, а).



Рис.27.4 Схемы включения однофазного трансформатора.

а) намотка обмоток в одном направлении

б) намотка обмоток в разных направлениях.

Если же в трансформаторе изменить направление намотки обмоток иди же переставить обозначение их выводов, то вектор ЭДС Е₂ окажется сдвинутым относительно вектора Е₁ на 180° (рис. 24.4, б).

Сдвиг фаз между ЭДС Е₁ и Е₂ принято выражать группой соединений. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0 до 360°, а кратность сдвига обычно составляет 30°, то для обозначения групп соединения выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига 30°.

В основу этого положено сравнение относительного положения векторов Е₁ и Е₂ с положением минутной и часовой стрелок часов. Вектор обмотки В.Н. считается минутной стрелкой, установленной на цифре 12, а вектор Н.Н. - часовой стрелкой. По положению часовой стрелки относительно минутной определяют положение вектора ЭДС обмотки Н.Н. относительно обмотки В.Н. Так, на (рис. 27.4, а) соединение имеет группу 12, а на (рис. 27.4, б) - группу 6.
Таким образом, в однофазном трансформаторе имеется только две группы -12 и 6.

В 3-х фазном трансформаторе группу соединения определяют по углу сдвига фаз между линейными векторами ЭДС Е₁ и Е₂ .
В качестве примера рассмотрим схему Y / Y - 12 (рис. 27.5).

Р ис.27.5. Схема трехфазного трансформатора гр.12

Векторная диаграмма показывает, что сдвиг между E₁ и Е₂ равен нулю или 360°, т.е.

(360° / 30° - 12 группа).
Если же поменять начала и концы обмоток Н.Н., то будем иметь группу 6 (рис.27.6.).



Рис.27.6. Схема трехфазного трансформатора гр.6



Рис.27.7. Схема трехфазного трансформатора гр.11

Большой разнобой в схемах и группах соединений изготовляемых трансформаторов нежелателен.

Поэтому ГОСТ предусматривает изготовление трехфазных силовых трансформаторов со следующими группами соединений обмоток;

Y/Y₀-0, ∆/Y₀-l1, Y/∆-11 Y₀/∆-l1.

При этом первым обозначено соединение обмотки ВН, вторым — соединение обмотки НН, а индекс «0» указывает на то, что наружу выводится нулевая точка обмотки.