dotychczas przyjrzeliśmy się budowie i działaniu jednofazowego, dwufazowego transformatora napięciowego, który może być zastosowany, zwiększa lub zmniejsza jego napięcie wtórne w stosunku do pierwotnego napięcia zasilania. Ale transformatory napięciowe mogą być również skonstruowane do podłączenia nie tylko jednej fazy, ale dla dwufazowych, trójfazowych, sześciofazowych, a nawet skomplikowanych kombinacji do 24 faz dla niektórych transformatorów prostowniczych PRĄDU STAŁEGO.,
jeśli weźmiemy trzy transformatory jednofazowe i połączymy ich uzwojenia pierwotne ze sobą i uzwojenia wtórne ze sobą w stałej konfiguracji, możemy wykorzystać Transformatory na zasilaniu trójfazowym.
trójfazowe, pisane również jako trójfazowe lub trójfazowe są stosowane do wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, a także do wszystkich zastosowań przemysłowych., Zasilanie trójfazowe ma wiele zalet elektrycznych w stosunku do zasilania jednofazowego, a rozważając transformatory trójfazowe mamy do czynienia z trzema zmiennymi napięciami i prądami różniącymi się czasem fazowym o 120 stopni, jak pokazano poniżej.
napięcia i prądy trójfazowe
gdzie: VL to napięcie linii do linii, a VP to napięcie fazy do neutralnego.
transformator nie może działać jako urządzenie do zmiany fazy I zmienić jednofazowy w trójfazowy lub trójfazowy W Jednofazowy., Aby połączenia transformatora były kompatybilne z zasilaczami trójfazowymi, musimy je ze sobą łączyć w określony sposób, tworząc konfigurację transformatora trójfazowego.
transformator trójfazowy lub transformator 3φ można skonstruować poprzez Połączenie ze sobą trzech transformatorów jednofazowych, tworząc w ten sposób tzw. trójfazowy bank transformatorowy, lub za pomocą jednego wstępnie zmontowanego i zbalansowanego transformatora trójfazowego, który składa się z trzech par uzwojeń jednofazowych zamontowanych na jednym pojedynczym rdzeniu laminowanym.,
zaletą budowy pojedynczego transformatora trójfazowego jest to, że dla tej samej wartości kVA będzie on mniejszy, tańszy i lżejszy niż trzy pojedyncze transformatory jednofazowe połączone ze sobą, ponieważ rdzeń miedziany i żelazny są efektywniej wykorzystywane. Metody łączenia uzwojeń pierwotnych i wtórnych są takie same, czy to przy użyciu jednego transformatora trójfazowego, czy też trzech oddzielnych transformatorów jednofazowych., Rozważ Obwód poniżej:
trójfazowe połączenia transformatora
uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora mogą być podłączone w różnych konfiguracjach, jak pokazano, aby spełnić praktycznie dowolne wymagania. W przypadku uzwojeń transformatorów trójfazowych możliwe są trzy formy połączenia:” star ” (wye),” delta „(mesh) i” interconnected-star ” (zig-zag).,
kombinacje trzech uzwojeń mogą być z głównym połączeniem delta i wtórnym połączeniem gwiazdy, lub gwiazda-delta, gwiazda-gwiazda lub delta-delta, w zależności od zastosowania transformatorów. Gdy transformatory są używane do zapewnienia trzech lub więcej faz, są one ogólnie określane jako transformator polifazowy.
trójfazowe konfiguracje gwiazd transformatora i Delta
ale co rozumiemy przez „gwiazda” (znana również jako Wye) i „delta” (znana również jako Mesh), gdy mamy do czynienia z trójfazowymi połączeniami transformatora. Transformator trójfazowy posiada trzy zestawy uzwojeń pierwotnych i wtórnych., W zależności od tego, jak te zestawy uzwojeń są ze sobą połączone, określa, czy połączenie jest konfiguracją Gwiazdy czy delta.
trzy dostępne napięcia, które same są przesunięte od drugiego o 120 stopni elektrycznych, nie tylko decydują o rodzaju połączeń elektrycznych stosowanych zarówno po stronie pierwotnej, jak i wtórnej, ale określają przepływ prądów transformatorów.
przy trzech transformatorach jednofazowych połączonych ze sobą, strumień magnetyczny w trzech transformatorach różni się fazowo o 120 stopni czasowych., Z pojedynczym transformatorem trójfazowym w rdzeniu znajdują się trzy strumienie magnetyczne różniące się fazą czasową o 120 stopni.
standardową metodą znakowania uzwojeń transformatorów trójfazowych jest oznaczanie trzech uzwojeń głównych dużymi literami A, B I C, używanymi do reprezentowania trzech poszczególnych faz: czerwonego, żółtego i niebieskiego. Uzwojenia wtórne są oznaczone małymi (małymi literami) literami a, b i C., Każde uzwojenie ma dwa końce normalnie oznaczone 1 i 2 tak, że na przykład drugie uzwojenie pierwotnego ma końce, które będą oznaczone B1 i B2, podczas gdy trzecie uzwojenie wtórnego będą oznaczone c1 i c2, jak pokazano.,
Konfiguracja Gwiazdy transformatora i Delta
symbole są zwykle używane na transformatorze trójfazowym w celu wskazania typu lub typów połączeń używanych z wielkimi literami Y dla Gwiazdy podłączonej, D dla delta podłączonej i z dla połączonych uzwojeń głównych gwiazdy, z małymi literami y, D i z dla odpowiednich wtórników. Następnie Gwiazda-Gwiazda oznaczałaby Yy, Delta-Delta oznaczałaby Dd, a połączone gwiazda-gwiazda byłaby Zz dla tych samych typów połączonych transformatorów.,
Identyfikacja uzwojenia transformatora
| połączenie | uzwojenie pierwotne | uzwojenie wtórne |
| Delta | d | d |
| Star | y | |
| połączone ze sobą | z | z |
obecnie wiemy, że istnieją cztery różne sposoby łączenia trzech transformatorów jednofazowych między ich głównymi i drugorzędnymi obwodami trójfazowymi., Te cztery standardowe konfiguracje są podane jako: Delta-Delta (Dd), Gwiazda-Gwiazda (Yy), Gwiazda-Delta (Yd) i Delta-Gwiazda (Dy).
transformatory do pracy wysokonapięciowej z połączeniami gwiazdowymi mają tę zaletę, że zmniejszają napięcie na pojedynczym transformatorze, zmniejszają liczbę wymaganych zwojów i zwiększają rozmiar przewodów, dzięki czemu uzwojenia cewki są łatwiejsze i tańsze w izolacji niż transformatory delta.,
połączenie delta-delta ma jednak jedną dużą przewagę nad konfiguracją gwiazda-delta, ponieważ jeśli jeden transformator z grupy trzech zostanie uszkodzony lub wyłączony, dwa pozostałe będą nadal dostarczać moc trójfazową o pojemności równej około dwóch trzecich oryginalnego wyjścia z transformatora.
Transformatory Delta i połączenia Delta
w grupie transformatorów delta connected ( Dd ) napięcie linii, VL jest równe napięciu zasilania, VL = VS., Ale prąd w każdym uzwojeniu fazowym jest podany jako: 1 / √3 × IL prądu liniowego, gdzie IL jest prądem liniowym.
jedną z wad transformatorów trójfazowych podłączonych do sieci delta jest to, że każdy transformator musi być nawinięty na napięcie pełnoliniowe (w naszym przykładzie powyżej 100V) oraz na prąd liniowy 57,7%. Większa liczba zwojów w uzwojeniu, wraz z izolacją między zwojami, wymaga większej i droższej cewki niż połączenie gwiazdowe. Kolejną wadą transformatorów trójfazowych podłączonych do delta jest brak” neutralnego ” lub wspólnego połączenia.,
w układzie gwiazda-gwiazda ( YY ), (wye-wye), każdy transformator ma jeden zacisk podłączony do wspólnego złącza, lub punkt neutralny z trzema pozostałymi końcami uzwojeń pierwotnych podłączonymi do trójfazowego zasilania sieciowego. Liczba zwojów w uzwojeniu transformatora dla połączenia gwiazdy wynosi 57,7% tej wymaganej dla połączenia delta.
połączenie star wymaga użycia trzech transformatorów, a jeśli jeden transformator ulegnie awarii lub wyłączeniu, cała grupa może zostać wyłączona., Niemniej jednak, gwiazda podłączony trójfazowy transformator jest szczególnie wygodne i ekonomiczne w systemach dystrybucji energii elektrycznej, w tym czwarty przewód może być podłączony jako punkt neutralny, (n) z trzech gwiazd podłączonych wtórników, jak pokazano.
Złącza Gwiazdy transformatora i gwiazdy
napięcie między dowolną linią transformatora trójfazowego nazywa się „napięciem linii”, VL, podczas gdy napięcie między dowolną linią a punktem neutralnym transformatora podłączonego do gwiazdy nazywa się „napięciem fazowym”, VP., Napięcie fazowe między punktem neutralnym a którymkolwiek z połączeń liniowych wynosi 1 / √3 × VL napięcia liniowego. Następnie powyżej, Napięcie fazy głównej, VP jest podane jako.
prąd wtórny w każdej fazie podłączonej do gwiazdy grupy transformatorów jest taki sam, jak dla prądu liniowego zasilania, a następnie IL = IS.,656d3″>VP = VL ÷ √3
Where again, VL is the line-to-line voltage, and VP is the phase-to-neutral voltage on either the primary or the secondary side.,
inne możliwe połączenia dla transformatorów trójfazowych to star-delta Yd, gdzie uzwojenie pierwotne jest połączone z gwiazdą, a wtórne jest połączone delta lub delta-star Dy z uzwojeniem pierwotnym połączonym z delta i wtórnym połączonym z gwiazdą.
transformatory Delta-star są szeroko stosowane w dystrybucji małej mocy, z uzwojeniami pierwotnymi zapewniającymi zrównoważone obciążenie dla przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, podczas gdy uzwojenia wtórne zapewniają wymagane połączenie neutralne lub uziemiające 4-przewodowe.,
gdy pierwotne i wtórne mają różne rodzaje połączeń uzwojenia, gwiazda lub delta, ogólny stosunek obrotów transformatora staje się bardziej skomplikowany. Jeśli transformator trójfazowy jest podłączony jako delta-delta (Dd ) lub gwiazda-gwiazda (Yy), to transformator może potencjalnie mieć stosunek obrotów 1:1. Oznacza to, że napięcia wejściowe i wyjściowe dla uzwojeń są takie same.
jednak, jeśli transformator trójfazowy jest podłączony w star-delta, (Yd ) każde uzwojenie pierwotne połączone z gwiazdą otrzyma napięcie fazowe, VP zasilania, które jest równe 1 / √3 × VL.,
wtedy każde odpowiednie uzwojenie wtórne będzie miało to samo napięcie indukowane w nim, a ponieważ uzwojenia te są połączone delta, napięcie 1/√3 × VL stanie się napięciem wtórnym linii. Następnie przy stosunku obrotów 1: 1, transformator podłączony do gwiazdy–delta zapewni stosunek napięcia linii √3:1.,
wtedy dla transformatora podłączonego do gwiazdy–delta ( Yd ) stosunek obrotów staje się:
stosunek obrotów Gwiazda-Delta
podobnie, dla transformatora podłączonego do gwiazdy–delta ( Dy), o stosunku obrotów 1:1, transformator zapewni 1:√3 stopniowy stosunek linii do napięcia., Następnie dla transformatora podłączonego do gwiazdy delta współczynnik obrotów staje się:
Współczynnik obrotów Gwiazdy Delta
następnie dla czterech podstawowych konfiguracji transformatora trójfazowego możemy wymienić napięcia i prądy wtórne transformatorów w odniesieniu do napięcia linii pierwotnej, VL i jego prądu linii pierwotnej IL, jak pokazano na rysunku poniższa tabela.,>
Where: n equals the transformers „turns ratio” (T.,R.) liczby uzwojeń wtórnych NS, podzielonej przez liczbę uzwojeń pierwotnych NP. (NS/NP ) i VL jest napięciem linii do linii, a VP jest napięciem fazowo-neutralnym.
transformator trójfazowy przykład
uzwojenie pierwotne transformatora delta-star ( dy ) podłączonego 50VA jest dostarczane z zasilaniem trójfazowym 100 V, 50 Hz. Jeśli transformator ma 500 obrotów na uzwojeniu pierwotnym i 100 obrotów na uzwojeniu wtórnym, Oblicz napięcia i prądy po stronie wtórnej.
Podane dane: moc znamionowa transformatora, 50VA, napięcie zasilania, 100V, obroty pierwotne 500, obroty wtórne 100.,
następnie strona wtórna transformatora dostarcza napięcie liniowe, VL około 35V dając napięcie fazowe, VP 20V przy 0,834 Ampera.
Budowa transformatora trójfazowego
mówiliśmy wcześniej, że transformator trójfazowy to skutecznie trzy połączone transformatory jednofazowe na jednym laminowanym rdzeniu i znaczne oszczędności w kosztach, wielkości i wadze można osiągnąć poprzez połączenie trzech uzwojeń w jednym obwodzie magnetycznym, jak pokazano.,
transformator trójfazowy ma zwykle trzy obwody magnetyczne, które są przeplatane, aby zapewnić równomierny rozkład strumienia dielektrycznego między uzwojeniami wysokiego i niskiego napięcia. Wyjątkiem od tej reguły jest trójfazowy transformator typu skorupowego. W budowie typu muszlowego, mimo że trzy rdzenie są razem, nie są przeplatane.,
Budowa transformatora trójfazowego
trójfazowy transformator trójfazowy jest najczęstszą metodą budowy transformatora trójfazowego umożliwiającą magnetyczne połączenie faz. Strumień każdej kończyny wykorzystuje dwie pozostałe kończyny do swojej drogi powrotnej z trzema strumieniami magnetycznymi w rdzeniu generowanymi przez napięcia liniowe różniące się w fazie czasowej o 120 stopni. W ten sposób strumień w rdzeniu pozostaje prawie sinusoidalny, wytwarzając sinusoidalne napięcie zasilania wtórnego.,
pięcioczłonowa trójfazowa konstrukcja transformatora jest cięższa i droższa w budowie niż rdzeń. Rdzenie pięcioczłonowe są zwykle używane do bardzo dużych transformatorów mocy, ponieważ mogą być wykonane z mniejszą wysokością. Materiały rdzenia transformatorów płaszczowych, uzwojenia elektryczne, stalowa obudowa i chłodzenie są takie same jak w przypadku większych typów jednofazowych.
