Лабораторная работа № 2. Исследование способов включения трехфазных трансформаторов

Исследование способов включения трехфазных трансформаторов

Цель работы

Изучение особенностей трехфазных трансформаторов при соединении обмоток звездой, треугольником и зигзагом.

Литература

1 Электропитание устройств связи: Учебник для вузов / А.А.Бокуняев, В.М. Бушуев, А.С. Жерненко и др.; Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь,1998. – 328 с.: ил.

2 Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001. – 463 с.

3 Каминский Е.А. Звезда, треугольник, зигзаг. М.: Энергия, 1977. – 296 с.

2.3 Пояснения к работе

Под многофазной системой понимается совокупность нескольких электрических цепей, в которых действуют э.д.с. переменного тока одной и той же частоты, но сдвинутые друг относительно друга по фазе. Число цепей, входящих в многофазную систему, называют числом её фаз. Наибольшее распространение на практике получили трехфазные связанные системы, между фазами которых имеется электрическая (гальваническая) связь. При таком соединении фазные ЭДС сдвинуты на угол 120⁰_.

Трехфазная система может быть образована двумя способами: соединением фаз звездой, когда концы фаз соединены между собой, а начала фаз свободны и соединением фаз треугольником, когда конец одной фазы соединяется с началом другой, образуя замкнутый треугольный контур.

При соединении звездой линейные (I_Л) и фазные токи (Iф) одинаковы, потому что для тока, проходящего через фазную обмотку, нет иного пути, кроме линейного провода. Линейные напряжения (U_Л) больше фазных (Uф) в раз (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Соединение обмоток звездой. Векторная диаграмма

При соединении треугольником U_Л = Uф потому, что каждые два линейных провода присоединены к началу и концу одной из фазных обмоток (рисунок 2.2), а все фазные обмотки одинаковы. Линейные токи I_Л = Iф.

Мощности в трехфазной цепи не зависят от схемы соединения и

определяются выражениями: – полная;

– активная; – реактивная, где j - угол сдвига фаз между напряжением и током.

Рисунок 2.2 – Соединение обмоток треугольником

Рисунок 2.3 – Соединение обмоток зигзагом. Векторная диаграмма.

Соединение зигзагом (рисунок 2.3) применяют, чтобы неравномерную

нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фазами первичной сети, а также для расщепления фаз при создании многопульсных выпрямителей и других специальных схем.

В этом случае вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: первая половина расположена на стержне одной фазы, вторая – на

стержне другой фазы. Конец полуобмотки, например х₁ соединен с концом y₂ и т.д. Начала полуобмоток а₂, b₂ и с₂ соединены и образуют нейтраль. К началам а₁, b₁, с₁ присоединяют линейные провода вторичной сети (нагрузку).

Сдвиг фаз между э.д.с. первичной и вторичной цепей принято выражать группой соединения трехфазного трансформатора. При определении группы соединения обмоток трансформатора пользуются циферблатом часов. Линейный вектор обмотки высшего напряжения (ВН) соответствует минутной стрелке циферблата часов и устанавливается на цифру 12, часовая стрелка соответствует линейному вектору ЭДС обмотки низшего напряжения (НН) и

ее поворот по отношению к обмотке ВН определяет номер группы и угол поворота a = n _*30 , где n – номер группы.

Определим группу соединения обмоток трансформатора для соединения «звезда – звезда» (рисунок 2.4, а). Для построения диаграммы

Рисунок 2.4 – Группы соединения трехфазного трансформатора

условно объединяем одноименные выводы обмоток первичной (С) и вторичной (с) цепей трансформатора. Из построения видно, что номер группы соединения равен n = 180°/30° = 6. Определим группу соединения обмоток трансформатора для соединения «звезда – треугольник» (рисунок 2.4 б.). Для построения диаграммы условно объединяем одноименные выводы обмоток первичной (А) и вторичной (а) цепей трансформатора. Из построения видно, что номер группы соединения равен n = j/30° =30°/30° = 1.