3.2. Трансформатор со схемой соединения Д/Ун (рис. 3.3б)

     Схема Д/У_н позволяет существенно уменьшить величину основного магнитного потока нулевой последовательности Ф₀ и, следовательно, величину ЭДС нулевой последовательности. В замкнутом контуре первичной обмотки могут протекать токи нулевой последовательности (они индуктируются со вторичной стороны) и поэтому магнитодвижущие силы нулевой последовательности вторичной и первичной обмоток практически уравновешиваются.

     С учетом допущения, что ток холостого хода равен нулю, фазные и линейные токи определяются из выражений:

     I_Aф = - k₂₁I_а,     I_A = I_Aф - I_Bф, (11)

     I_Вф = - k₂₁I_b,     I_B = I_Bф - I_Cф, (12)

     I_Cф = - k₂₁I_c,     I_C = I_Cф - I_Aф. (13)

     В частном случае, при однофазной нагрузке (нагружена фаза a = x вторичной обмотки) имеем I_a = I_нг = I_п , I_b = I_c = 0 (см. рис.3.3б), тогда фазные и линейные токи определяются из выражений:

     I_Aф = - k₂₁I_нг, I_A = - k₂₁I_нг, (14а)

     I_Вф = 0, I_В = 0, (14б)

     I_Сф = 0, I_С = + k₂₁I_нг. (14в)

     Схема замещения трансформатора для токов нулевой последовательности приведена на рис.3.4б. (см. также рис 1.2 в описании Лабораторной работы №1). Намагничивающий ток нулевой последовательности в этой схеме пренебрежимо мал, так как сопротивление Z_m0 существенно больше сопротивления Z_к = Z₁ + Z₂ (для трехстержневого трансформатора Z_m0 ~ (7…15)Z_к ). Также малы магнитный поток Ф₀ и ЭДС нулевой последовательности.

     Сопротивление нулевой последовательности Z_0п трансформатора току нулевой последовательности в целом примерно равно сумме сопротивлений Z1 и Z₂ , то есть Z_0п ~ Z_к, что составляет относительно небольшую величину.

     Несимметрия напряжения невелика и определяется падениями напряжения на сопротивлениях Z₁ и Z₂ обмоток трансформатора. Поскольку напряжения на фазах трансформатора при несимметричной нагрузке сравнительно симметричны, схема Д/У_н предпочтительнее при преобладании однофазных нагрузок. Недостатком схемы является то, что непосредственно к фазной обмотке трансформатора прикладывается линейное напряжение сети, что повышает требования к фазной изоляции.

     3.3. Трансформатор со схемой соединения У/Zн (рис. 3.3в)

     Особенностью схемы "зигзаг" является то, что каждую фазу обмотки разделяют на две равные части (полуфазы), которые располагают на разных стержнях магнитопровода и соединяют между собой последовательно и встречно. ЭДС фазы обмотки, соединенной в "зигзаг", равна геометрической разности ЭДС полуфаз, которые сдвинуты на 120^o (см. рис.2.8 в описании Лабораторной работы №2). Поэтому для достижения равенства фазных ЭДС обмотки, соединенной по схеме "звезда", и обмотки, соединенной по схеме "зигзаг", число витков последней должно быть увеличено в 2/(3)^1/2 ~ 1,15 раза. Это является недостатком схемы "зигзаг", так как при таком соединении увеличивается расход обмоточного провода.

     Первичные токи трансформатора, с учетом коэффициента трансформации, определяются по выражениям:

     I_A = k₂₁ (I_а- I_c)/3^1/2, (15)

     I_B = k₂₁ (I_b- I_a)/3^1/2, (16)

     I_C = k₂₁ (I_c- I_b)/3^1/2. (17)

     В частном случае для однофазной нагрузки (например, нагружена фаза a - x вторичной обмотки) имеем I_a = I_нг = I_п , I_b = I_c = 0, тогда фазные (линейные) токи определяются из выражений (см. рис.3.3в):

     I_A = k₂₁ I_нг/3^1/2, I_B = - k₂₁ I_нг/3^1/2, I_С = 0. (18)

     В трансформаторе со схемой соединения обмоток У/Zн токи нулевой последовательности вторичной обмотки в первичную не трансформируются (так как в первичной обмотке для них нет проводящего контура). Магнитодвижущие силы нулевой последовательности полуфаз вторичной обмотки, расположенных на каждом стержне, направлены навстречу друг к другу и в значительной степени взаимно компенсируются (см. рис.3.3в). Поэтому основной магнитный поток Ф₀ и ЭДС нулевой последовательности, а также сопротивление нулевой последовательности Z_m0 сравнительно невелики. Сопротивление нулевой последовательности Z_0п трансформатора току нулевой последовательности в целом несколько меньше сопротивления Z_к трансформатора, что составляет относительно небольшую величину.

     Несимметрия напряжения невелика и определяется падениями напряжения на сопротивлениях обмоток трансформатора. Рассматриваемая схема применяется при наличии однофазных токоприемников, влияющих на несимметрию нагрузки. В частности трансформаторы со схемой соединения обмоток У/Z_н рекомендуется применять для сельской электрификации.

     Согласно ГОСТ 11677-85 двухобмоточный трансформатор должен быть рассчитан на продолжительную нагрузку нейтрали обмотки НН не более:

     для схемы У/Ун - 25%;

     для схемы Д/Ун - 75%;

     для схемы У/Zн - 75%

     номинального тока обмотки НН; при этом ни в одной из фаз ток не должен превышать 1,05 номинального значения.

     Практически симметричная трехфазная система напряжений - такая трехфазная система напряжений, для которой напряжение обратной последовательности не превышает 1% от напряжения прямой последовательности при разложении данной трехфазной системы напряжений на системы прямой и обратной последовательности.

     Практически симметричная трехфазная система токов - такая трехфазная система токов, для которой ток обратной последовательности не превышает 5% от тока прямой последовательности при разложении данной трехфазной системы токов на системы прямой и обратной последовательности.

Вернуться назад
Возврат на начальную страницу