трехфазный трансформатор, принцип работы. Трансформатор тока трехфазный

трехфазный трансформатор, принцип работы | e-help.com.ua

Разберем трехфазный трансформатор, принцип работы, Кому будет интересно, подключайтесь, есть полезные советы и предложения

Для того чтобы получить трехфазный ток можно использовать три совершенно одинаковых однофазных трансформатора. При таком варианте трансформации обмотки всех трех фаз не будут иметь между собой никакой связи, так как у каждой фазы будет собственная магнитная цепь.

Однако можно пойти и другим путем – собрать единый трехфазный трансформатор, все обмотки которого будут объединены между собой единой магнитной цепью.

Для того чтобы проще всего понять, как устроен и на каких принципах работает трехфазный трансформатор, мысленно представим себе три отдельных однофазных трансформатора, плотно приставленные друг к другу таким образом, что их три стержня вместе образуют единый для всех центральный стержень (рис. 1). На оставшиеся свободные три стержня намотаны первичные и вторичные обмотки. Для того чтобы было более наглядно, на рисунке 1 вторичные обмотки не показаны.

рис.1

За исходное состояние принимаем то, что обмотки всех трех стержней совершенно одинаковые и намотанные в одном и том же направлении (на рисунке 1, если наблюдать сверху, они намотаны по часовой стрелке). Верхние концы обмоток соединяем в нейтраль, а нижние подключаем к трем клеммам трехфазной сети.

Изменяющиеся токи в обмотках трансформатора вызовут изменяющиеся во времени магнитные потоки в стержнях трансформатора, каждый из которых будет замыкаться в собственной магнитной цепи. Причем в центральном составном стержне все три магнитных потока складываются и в сумме образуют нуль. Это происходит потому, что все эти магнитные потоки образуются симметричными трехфазными токами. А как известно из электротехники, сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю.

Предположив, что через обмотку АХ протекает наибольший ток I1 в направлении,  показанном на рисунке 1. Создаваемый им магнитный поток Ф, обладая наибольшим значением, протекал бы по центральному составному стержню сверху вниз. В остальных двух обмотках, обозначенных на рисунке как BY и CZ, протекающие в тот момент токи I2 и I3 были бы по величине равны половине величины тока I1 и направлены в противоположную ему сторону. Это обусловлено специфическими свойствами трехфазных токов. Из этого вытекает, что и величины магнитных потоков, создаваемых токами I2 и I3 в стержнях обмоток BY и CZ, будут равны половине величины потока в стержне АХ и направлены будут в противоположную сторону. Общая сумма всех магнитных потоков в любой момент времени, опять таки, равняется нулю.

Теперь посмотрим, что произойдет, если мы уберем, единый центральный стержень всех трех трансформаторов, и соединим их ярма в верхней и нижней частях, как показано на рисунке 2. Теперь магнитному потоку из стержня АХ придется прокладывать себе путь через стержни BY и CZ, складывая свою магнитодвижущую силу воедино с их собственными МДС. Таким образом, мы получаем трехфазный трансформатор, имеющий единую магнитную цепь для всех его трех фаз.

рис.2

В связи с тем, что токовые фазы в трансформаторе смещены на треть периода, то и образуемые ими магнитные потоки аналогично смещены по времени на 1/3. Из этого понятно, что самые максимальные значения магнитных потоков в трансформаторе следуют один за другим через 1/3 периода.

Сдвиг на треть периода магнитных потоков вызывает аналогичный сдвиг электродвижущих сил, которые возникают как в первичных, так и во вторичных обмотках стержней трансформатора.

ЭДС первичных обмоток практически уравновешивают приложенное к ним трехфазное напряжение. А электрические движущие силы вторичных обмоток, если правильно соединить концы обмоток, дадут на выходе вторичное трехфазное напряжение, подающееся во вторичную цепь.

Конструктивно трехфазные трансформаторы делятся на стержневые и броневые.

Соответственно стержневые трехфазные трансформаторы можно разделить на трехфазные трансформаторы с симметричной и несимметричной магнитной цепью. Схематичные изображения этих трансформаторов приведены на рисунках 3 и 4. На рисунках четко видно, что оба вида трансформаторов представляют собой три стержня 1,2 и 3, объединенных сверху и снизу специальными накладками-ярмами. Каждый из стержней имеет первичную и вторичную обмотки одинаковой фазы. У трансформаторов с симметричной магнитной цепью стержни занимают положение вершин углов равностороннего треугольника. А у трансформаторов имеющих несимметричную магнитную цепь — размещены в одной плоскости.

При схеме размещения стержней по углам равностороннего треугольника все магнитные потоки разных фаз преодолевают одинаковое магнитное сопротивление, так как имеют совершенно одинаковые пути прохождения. Если присмотреться к схематическому изображению, то становится видно, что магнитный поток каждой фазы проходит полностью один из вертикальных стержней, а два других по половине.

На рисунке 3 показано пунктиром, как замыкается магнитный поток фазы стержня 2. Не трудно понять, что для остальных стержней пути, которые проходят их магнитные потоки фаз, совершенно одинаковы. Вследствие этого можно сделать вывод, что магнитные сопротивления для всех потоков трехфазного трансформатора одинаковы.

рис.3

Несколько иное положение дел в трансформаторах с несимметричной магнитной цепью. Тут магнитное сопротивление для потока средней фазы (стержень 2) меньше, чем для крайних потоков (стержни 1 и 3). Из рисунка 4 видно, что магнитный поток средней фазы проходит путь короче, чем магнитные потоки крайних фаз. Помимо этого, магнитные потоки крайних фаз проходят первую половину ярма полностью, а вторую половину ярма (после того, как часть потока устремилась в средний стержень) проходят только половины их потоков. Поток средней фазы при выходе его из среднего стержня сразу же разветвляется на две равные половины, которые и проходят по обеим частям ярма.

Ввиду вышесказанного становится понятным, что трехфазный трансформатор имеет большее насыщение ярма магнитными потоками крайних фаз, для них магнитное сопротивление является более значительным, чем для среднего потока.

В связи с тем, что несимметричные трансформаторы обладают неодинаковым сопротивлением для магнитных потоков различных фаз, это приводит к неравенству токов холостой работы в разных фазах при одинаковом фазном напряжении.

Однако если качественно собирать железо трансформаторных стержней этим неравенством токов можно пренебречь.

Просты в конструкции трехфазные трансформаторы с несимметричной магнитной цепью, что обусловило ее более активное применение. А  трансформаторы с симметричной магнитной цепью, наоборот, очень редко встречаются.

рис.4

Если еще раз взглянуть на схематические рисунки 3 и 4, то, беря за основу наличие токов во всех трех фазах, можно заметить, что все фазы связаны между собой магнитным потоком. Это означает, что магнитодвижущие силы каждой фазы трехфазного трансформатора влияют друг на друга, чего не может быть при использовании трех однофазных трансформаторов.

Еще одну крупную группу среди трехфазных трансформаторов составляют, так называемые, броневые трансформаторов. Броневой трехфазный трансформатор можно условно представит себе, как три однофазных, соединенных между собой ярмами.

На рисунке 5 представлен типовой броневой трехфазный трансформатор с вертикальными стержнями.

На рисунке четко видно, что данный трехфазный трансформатор может быть условно разделен линиями АВ и CD на три однофазных трансформатора. Причем магнитные потоки каждого однофазного броневого трансформатора проходят каждый по своей индивидуальной магнитной цепи.

На рисунке 5 пути прохождения этих магнитных потоков показаны пунктирными линиями.

Из рисунка можно определенно понять, что полный магнитный поток проходит только по вертикальным средним стержням а, с наложенными на них первичной и вторичной обмотками одной  и той же фазы. В то же время по ярмам  b-b и боковым стенкам проходит только половина потока. Выходит, что при одинаковой индукции, сечение среднего стержня а, должно вдвое превышать сечения боковых стенок и ярма трансформатора.

Относительно величины магнитного потока в промежуточных частях, показанных на рисунке, как с-с, то она зависит от способа подключения средней фазы трансформатора.

Броневой трехфазный трансформатор имеет преимущество, которое выгодно отличает их от стержневых, в нем есть небольшие трассы замыкания магнитных потоков и, как следствие, незначительные токи их холостой работы.

Броневой трехфазный трансформатор имеет недостаток — низкую доступность для ремонта обмоток и большую склонность к перегоранию.

www.e-help.com.ua

5.7 Трёхфазные трансформаторы, автотрансформаторы и измерительные трансформаторы

В линиях электропередачи используют в основном трёхфазные силовые трансформаторы. Магнитопровод трёхфазного трансформатора имеет три стержня, на каждом из которых размещаются две обмотки одной фазы.

Рисунок 5.4 – Магнитная система трехфазного трансформатора

Особенностью трёхфазного трансформатора является зависимость коэффициента трансформации линейных напряжений от способа соединения обмоток. Применяются главным образом три способа соединения обмоток трёхфазного трансформатора: соединение первичных и вторичных обмоток звездой; соединение первичных обмоток звездой, вторичных – треугольником; соединение первичных обмоток треугольником, вторичных – звездой.

Таким образом, при одном и том же числе витков обмоток трансформатора можно в увеличить или уменьшить его коэффициент трансформации, выбирая соответствующую схему соединения обмоток.

У автотрансформатора часть витков первичной обмотки используется в качестве вторичной обмотки, поэтому помимо магнитной связи имеется электрическая связь между первичной и вторичной цепями. В соответствии с этим энергия из первичной цепи во вторичную передаётся как с помощью магнитного потока, замыкающегося по магнитопроводу, так и непосредственно по проводам.

Рисунок 5.5 – Принципиальная схема автотрансформатора

Вследствие электрического соединения обмоток через часть витков, принадлежащую одновременно первичной и вторичной цепям, проходят токи I1 и I2, которые направлены встречно и при небольшом коэффициенте трансформации мало отличаются друг от друга по значению. Поэтому их разность оказывается небольшой и обмотку w2 выполняют из тонкого провода.

Автотрансформаторы применяют для пуска мощных двигателей переменного тока, регулирования напряжения в осветительных сетях, а также в других случаях, когда необходимо регулировать напряжение в небольших пределах. Преимущества автотрансформатора снижаются с увеличением коэффициента трансформации. Кроме того, только при высшем и низшем напряжениях одного порядка электрическое соединение цепей не встречает препятствий. Но автотрансформатор нельзя применять, например, для питания распределительной сети 220 В от сети высокого напряжения 6000 В. При таком автотрансформаторе не только пришлось бы рассчитать изоляцию распределительной сети на 6000 В, что увеличило бы значительно ее стоимость, но и пользоваться такой сетью опасно для жизни.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока используют для включения измерительных приборов, аппаратуры автоматического регулирования и защиты в высоковольтные цепи.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) служат для включения вольтметров и обмоток напряжения измерительных приборов. Поскольку обмотки имеют большое сопротивление и потребляют маленькую мощность, можно считать, что они работают в режиме холостого хода.

ТН предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

В ТН один вывод вторичной обмотки и корпус трансформатора заземляются. Это делается на случай повреждения изоляции, а также для того, чтобы замкнуть на землю цепь тока (пунктирная замкнутая линия), наличие которого снижает точность измерений прибора.

В зависимости от величины напряжения ТН изготавливают с двумя видами охлаждения: до напряжения 6 кВ – сухие с естественным охлаждением, а выше 6 кВ – масляные. По типу изоляции: сухие, масляные и с литой изоляцией. По конструкции различают трехфазные и однофазные ТН. Трехфазные ТН применяются при напряжениях до 18 кВ, а однофазные – на любые напряжения.

В зависимости от назначения могут применяться ТН с различными схемами соединения обмоток. Например, для измерения трехмеждуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника, а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в «звезду».

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) используют для включения амперметров и токовых катушек измерительных приборов. Эти катушки имеют очень маленькое сопротивление, поэтому трансформаторы тока практически работают в режиме короткого замыкания.

К трансформаторам тока кроме требованиям по точности предъявляют еще требования по устойчивости в отношении коротких замыканий, т. к. первичная обмотка ТТ находится в цепи, где возможно короткое замыкание и через ТТ включаются аппараты защиты (реле), отключающие установку в случае короткого замыкания. Поэтому ТТ должен выдерживать кратковременный ток короткого замыкания и воздействовать на аппарат защиты, который отключит аварийный участок сети.

Рисунок 5.6 – Принципиальные схемы включения

трансформатора напряжения (а) и трансформатора тока (б)

Показания приборов, включенных через трансформаторы напряжения или тока необходимо умножить на произведение коэффициентов трансформации этих трансформаторов.

studfiles.net

Электрические счетчики и трансформаторы тока, принцип работы

Трансформатор тока Т-0,66

Электронные счетчики созданы для учета израсходованной электроэнергии. Устройство и принцип их работы разглядим на примере однофазового счетчика типа СО-2М (рис. 1).В пластмассовом корпусе размещен металлической сердечник 1, снабженный обмоткой напряжения. Она выполнена из огромного числа витков провода малого поперечника и врубается в цепь параллельно. Токовая обмотка 4 намотана на сердечник 5 и состоит из малого числа витков провода огромного поперечника. Эта обмотка включается в цепь поочередно и рассчитана на номинальный ток 5 А.

Рис. 1

Меж сердечниками имеется зазор, в каком может свободно крутиться дюралевый диск 3, закрепленный на оси 2. Для регулировки счетчика служит установленный на металлической скобе неизменный магнит 7. Выводы обмоток подключаются к четырем клеммам 6 счетчика, которые, запираются крышкой и пломбируются.

При включении счетчика по его обмоткам текут токи, создающие магнитный поток в воздушном зазоре. Этот поток пересекает дюралевый диск и индуктирует в нем вихревые токи. Взаимодействие токов в диске с магнитным потоком в обмотках вызывает возникновение механической силы, приводящей диск во вращение. Диск связан зубчатой передачей со счетным механизмом счетчика, дающим показания в кВт·ч.В схеме включения однофазового счетчика (рис. 2 а) фазный провод подключается к первой клемме Г (фазный зажим), а нулевой провод – к третьей клемме Г. Провода, отходящие к электроприемникам, подключаются ко 2-ой и четвертой клеммам, обозначенным буковкой Н(нагрузка).Для измерения расхода электроэнергии в трехфазных электроустановках можно

Рис. 2

пользоваться 3-мя однофазовыми счетчиками, включенными в каждую фазу по схеме, приведенной на рис. 2 б. При всем этом расход энергии определяется как сумма показаний 3-х счетчиков.Существенно удобнее, но, воспользоваться трехфазными счетчиками, которые представляют собой три однофазовых счетчика, собранных в одном корпусе и имеющих общий счетный механизм. В схеме включения трехфазного трехэлементного счетчика типа СА 4 (рис. 2 в) три фазы подаются на зажимы Г, трехфазная нагрузка подключается на зажимы Н, а на зажимы 0 подается нулевой провод.Схемы включения всегда приводятся на оборотной стороне крышки счетчика хоть какого типа, закрывающей контакты.Трансформатор токаТоковая обмотка счетчика для установки в квартире рассчитана на номинальный ток 5 А, но в современных домах имеются огромные многокомнатные квартиры, которые потребляют существенно огромную силу тока, на предприятиях и в учреждениях,  токовая нагрузка может доходить до нескольких сотен ампер. Ясно, что в цепь с такими токами счетчики конкретно включать нельзя. Для снижения переменного электронного тока большой силы до значения, комфортного для измерения стандартными измерительными устройствами, предназначен трансформатор тока, либо измерительный трансформатор.

Рис. 3

Трансформатор тока типа ТК-20 (рис. 3) имеет металлической сердечник 2 с обмотками. Первичная обмотка 3 с выводами Л1 иЛ2 выполнена из провода огромного сечения, рассчитанного на ток, который нужен для обычной работы электроустановки. Вторичная обмотка 4 и выводы И1 и И2 вторичной обмотки подключены к клеммнику 1. Она имеет такое количество витков, чтоб при номинальном токе первичной обмотки в ней индуктировался ток 5 А.Трансформаторы тока выпускаются с различными коэффициентами трансформации: 10/5, 15/5, 20/5 А и выше используются зависимо от величины рабочего тока потребителя.

В схеме включения однофазового счетчика вместе с трансформатором тока (рис. 4 а) первичная обмотка трансформатора Л1 – Л2 включена поочередно в линейный провод с огромным током, а токовая обмотка счетчика подключена ко вторичной обмотке трансформатора тока (выводы И1 – И2). Как и в обыкновенной схеме, обмотка напряжения должна быть подключена к фазному и нулевому проводу. С этой целью на схеме меж выводами Л1 и И1 изготовлена перемычка, а 3-ий зажим счетчика соединен с нулевым проводом.

Рис. 4

Схемы включения 3-х однофазовых, также 1-го трехфазного счетчика вместе с трансформаторами тока приведены на рис. 4 б, в.Рис. 4. Схемы включения счетчиков с трансформаторами тока:а – однофазового, б – трехфазного, в – 3-х однофазовых в трехфазную цепь.В случае, если счетчик работает с трансформатором тока, для определения реального расхода электроэнергии нужно расход, показанный счетчиком, помножить на коэффициент трансформации измерительного трансформатора.

Материал для публикации взят из старенькых источников, но дает, как мне кажется хорошее разъяснение.

elektrica.info

• 
  Районы размещения крупнейших гэс
• 
  Генераторы электрические
• 
  Масло для поршневого компрессора воздушного
• 
  Кто звонил 4959819819
• 
  Момент номинальный
• 
  Кремниевый диод на 10 ампер
• 
  Момент номинальный
• 
  Аккумулятор автомобильный из чего состоит
• 
  Коммунальные услуги по газу
• 
  Индивидуальное отопление в многоквартирном доме с чего начать 2018
• 
  Интеллектуальные системы уличного освещения