Режимы холостого хода и короткого замыкания трансформатора

– трехфазными трансформаторами –  обмотки на трех стержнях, их объединяют два ярма (рис. 16.2).

Рис. 16.1. Трехфазная трансформаторная группа

Рис. 16.2. Трехфазный трансформатор: 1 – стержень; 2 – ярмо;   – средние длины участков

Магнитное сопротивление у трехфазного  трансформатора:

 при  ,  .

Такой магнитопровод является несимметричным.

При симметричной схеме трехфазного  напряжения, подведенного к трансформатору, токи холостого хода образуют несимметричную систему.

Сечение ярма делают на 10? 15 % больше чем сечение стержня, что уменьшает его магнитное сопротивление.

Уравнения эдс и мдс, диаграммы, схемы замещения однофазных трансформаторов могут быть использованы для исследования работы каждой фазы трехфазного трансформатора.

16.2. Группы соединения  обмоток

Ранее принималось, что   и   совпадают по фазе (в схемах замещения, на векторных диаграммах). Но это не всегда выполняется, так как на угол сдвига влияют:

– направление намотки катушек;

– маркировка выводов.

Пример.

В однофазном трансформаторе угол сдвига между первичной   и вторичной   эдс может принимать всего 2 значения: j = 0° , j = 180° .

В трехфазном трансформаторе угол сдвига между эдс или напряжениями высокой и низкой сторонами может принимать значения от 0° до 360° через 30° . Поэтому сдвиг фаз между одноименными линейными эдс принято выражать группой соединений, для чего принимается ряд чисел от 0 до 11 (рис. 16.3).

Рис. 16.3. К понятию о  группах трансформаторов

Из 12 групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов в России стандартизированы  только две:

– группа 11 со сдвигом фаз 330° Y/D – 11, Y₀ /D – 11; Y₀ / Z – 11;

– группа 0 со сдвигом фаз 0° (360° ) Y/Y₀ – 0.

В качестве примера определения  группы соединения на рис. 16.4 приведено  соединение “звезда – звезда”, а на рис. 16.5 соединение “звезда – треугольник”.

Рис. 16.4. Группа соединения обмоток  – 0

Рис. 16.5. Группа соединения обмоток  – 11

16.3. Параллельная  работа трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов  осуществляется при включении первичных  обмоток на общую первичную сеть, а вторичных – на общую вторичную  сеть.

Параллельная работа трансформаторов  необходима для того, чтобы при  увеличении нагрузки включать добавочные трансформаторы, при снижении нагрузки – выключать, менять при ремонте  и т.д.

Трансформаторы могут быть включены на параллельную работу только при  соблюдении следующих условий.

1. Трансформаторы должны иметь  одинаковые коэффициенты трансформации  , что дает одинаковые вторичные напряжения.

Если не выполнять это условие, то даже в режиме холостого хода потечет уравнительный ток                                                         

,                                                      (16.1)

где   и   – внутренние сопротивления трансформаторов.

Под нагрузкой, если   и   равны, то трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации   оказывается перегруженным  , а другой – недогруженным  .

Так как перегрузка трансформаторов  недопустима, то придется снижать общую  нагрузку.

Государственные стандарты допускают  разницу коэффициентов трансформации, не превышающую 0,5%, т.е.                                              

,                                                    (16.2)

где   – среднее геометрическое значение коэффициента трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать  к одной группе соединений.

Несоблюдение этого условия  ведет к тому, что вторичные  эдс окажутся сдвинутыми по фазе, появится разностная эдс и также потечет уравнительный ток.

3. Трансформаторы должны иметь  одинаковые напряжения короткого  замыкания  .

Если при выполнении прочих условий  два (или более) трансформатора с  разными   включены на параллельную работу, то нагрузки   и  распределятся между ними обратно пропорционально                                                       

,                                                              (16.3)

где   и   – мощности, на которые рассчитаны трансформаторы.

Трансформатор с меньшим   перегружается, значит надо снижать общую нагрузку, следовательно, один трансформатор также будет недогружен.

Государственные стандарты допускают  разницу   на ± 10 % от их среднеарифметического значения.

4. Перед подключением необходимо  проверить чередование фаз.

16.4. Регулирование  напряжения трансформаторов

Напряжения в разных точках ЛЭП, где должны подключаться понижающие трансформаторы, отличаются, а вторичные  напряжения должны быть одинаковые и  равные  . Поэтому обмотки высокого напряжения снабжаются регулировочными ответвлениями, с помощью которых можно получить коэффициент трансформации, несколько отличающийся от номинального.

Без нагрузки существуют два варианта выполнения регулировочных ответвлений (рис. 16.6 и 16.7).

Рис. 16.6. Регулировочные ответвления  вблизи нулевой точки	Рис. 16.7 Регулировочные ответвления  посередине обмотки

Необходимая последовательность замыканий  регулировочных ответвлений для  схемы рис. 16.7 приведена в табл. 16.1.

Таблица 16.1

Зависимость коэффициента трансформации

от схемы соединения ответвлений

Коэффициент трансформации	Соединение ответвлений
Kн + 5 %	X2 – X1	Y2 – Y1	Z2 – Z1
Kн + 2,5 %	X3 – X2	Y3 – Y2	Z3 – Z2
Kн (номинальный)	X3– X4	Y3 – Y4	Z3 – Z4
Kн – 2,5 %	X4 – X5	Y4 – Y5	Z4 – Z5
Kн – 5 %	X5 – X6	Y5 – Y6	Z5 – Z6

Подключение выполняется с помощью  штанги при полном отключении всех обмоток трансформатора.

С нагрузкой регулировку в цепи производят также при помощи регулировочных ответвлений, но переключения выполняются без разрыва электрической цепи (под нагрузкой). Такой способ применяется на некоторых типах электровозов.

Переключающее устройство в каждой фазе содержит реактор Р, два контакта К₁ и К₂, переключатель с двумя подвижными контактами П₁ и П₂ (рис. 16.8).

Рис. 16.8. Переключающее устройство

Порядок работы переключающего устройства приведен в табл. 16.2.

Таблица 16.2

Порядок работы переключающего устройства с реактором

Переход	П2	П1	К2	К1
с X1 на X3	X1	X1	Вкл	Вкл
	X1	X1	Вкл	Выкл
	X1	X3	Вкл	Вкл
	X1	X3	Выкл	Вкл
	X3	X3	Вкл	Вкл

Из приведенного выше следует, что  при разных напряжениях на высокой  стороне, с помощью ответвлений  можно добиться одинакового напряжения на низкой стороне.

Заключение

В конспектах лекций "Машины постоянного  тока и трансформаторы" сделана  попытка изложить теорию электрических  машин в сжатой, доступной пониманию  студентов форме. Успешному усвоению курса должны способствовать знания таких дисциплин как "Физика", "Высшая математика", "Теоретические  основы электротехники".

Знание курса электрических  машин позволит успешно изучать  дисциплины "Основы электропривода технологического оборудования локомотивных предприятий", "Тяговые электродвигатели" и другие специальные дисциплины.

Конспекты лекций дают базовые знания, которые студенты развивают и  применяют на практике.

Ограниченное время, отведенное на чтение лекций, не позволяет охватить вопросы нетрадиционного применения электрических машин (например, использование  вторичной обмотки трансформатора в качестве нагревателя жидкостной среды, сварка и плавление металлов, применение ветрогенераторов постоянного тока и др.), но творческий подход к полученным знаниям позволит студентам использовать электрические машины в соответствии с современными техническими требованиями.