Трифазні трансформатори

При трансформації трифазного струму використовують або три однофазних трансформатори, або трифазний трансформатор з спільним магнітопроводом для всіх трьох фаз. Останній спосіб застосовується в установках середньої та невеликої потужності.

Устрій трифазного трансформатора

Трифазний трансформатор уявляє собою конструктивне об’єднання трьох однофазних трансформаторів в одну систему. На зображенні устрою показаний випадок, коли первинні і вторинні обмотки фаз з’єднані однаково – за схемою “зірка”.

На практиці використовується і інша схема, коли обмотки вищої напруги з’єднані “зіркою”, а обмотки нижчої напруги – “трикутником”. Схему з’єднань обмоток трансформатора позначають дробом або (чисельник – спосіб з’єднання обмоток вищої напруги, знаменник – з’єднання обмоток нижчої напруги).

В стрижнях 1, 2, 3 трифазного трансформатора відповідно виникають магнітні потоки Ф _А, Ф _В, Ф _С, пропорційні прикладеним до первинних обмоток фазним напругам U _A, U _B, U _C.

Оскільки обмотки фаз ідентичні, то будуть однакові амплітудні значення магнітних потоків Ф _mА, Ф _mВ, Ф _mС. Сума магнітних потоків через властивості трифазної системи () також дорівнює нулю, що дозволяє магнітопровід трифазного трансформатора робити тристрижневим.

При з’єднанні обмоток трансформатора «зіркою» або «трикутником» потрібно знати початки і кінці цих обмоток. Початки обмоток вищої напруги прийнято позначати буквами А, В, С, а відповідні їм кінці – буквами X, Y, Z.

Маркування виводів обмоток, що розташовані на одному стрижні, виконується так, що індуковані в них ЕРС, наприклад і співпадають за фазою. При неправильному маркуванні ЕРС і будуть зсунуті за фазою на половину періоду.

Маркування клем обмоток, розташованих на різних стрижнях трифазного трансформатора, повинні бути взаємно узгоджені і виконані так, щоб позитивні напрямки магнітних потоків у всіх трьох стрижнях були однаковими. В іншому випадку замикання магнітних потоків Ф _А, Ф _В, Ф _С в тристрижневому магнітопроводі неможливе.

Групи з'єднання обмоток трифазного трансформатора.

В обмотках вищої і нижчої напруги, які розміщені на одному стрижні, індукуються ЕРС, що співпадають за фазою. ЕРС, які виникають між однойменними клемами вищої і нижчої напруги (лінійні ЕРС), наприклад ЕРС і можуть або співпадати за фазою, або бути зсунуті взаємно одна одної на кут, що кратний 30°.

З чим це пов’язане?

Розглянемо трифазний трансформатор із з’єднанням обмоток .

Стрілками показані позитивні напрямки ЕРС. Векторна діаграма фазних ЕРС обмоток трансформатора має вигляд:

Вектор будується як геометрична сума фазних ЕРС, що зустрічаються на шляху обходу від клеми А до клеми В. На цьому шляху зустрічаються дві ЕРС і , причому ЕРС Е _В приймається із знаком «+» (оскільки її позитивний напрямок співпадає з напрямком обходу), а ЕРС Е _А із знаком «–».

Вектор ` Е <sub>ab</sub>, як це видно з діаграми, складається тільки з вектора ` Е _b.

Кут між ЕРС ` Е <sub>АВ</sub> і ` Е _ab (і відповідно між іншими парами ЕРС) складає 330°.

Розглянемо з’єднання .

Кут між ЕРС ` Е <sub>АВ</sub> і ` Е _ab тут складає 360° (ЕРС співпадають за фазою).

Кут між однойменними лінійними ЕРС обмоток вищої і нижчої напруг визначає так звану групу з’єднанняобмоток трансформатора. Величину цього кута прийнято умовно показувати числом, кожній одиниці якого відповідає 30°. Так для маємо групу 11 (330°: 30° = 11), а для маємо групу 12 (360°: 30° = 12).

Прийнята система позначення груп з’єднання пов’язана з наочним зображенням зсуву фаз годинниковими стрілками циферблату. Вектор лінійної ЕРС обмотки вищої напруги співпадає з хвилинною стрілкою, що показує на 12. Вектор ЕРС обмотки нижчої напруги співпадає з годинною стрілкою. Тоді число, на яке вказує годинна стрілка, визначає групу з’єднання.

Використовуючи різні схеми з’єднання обмоток можна отримати різні групи з’єднання. Різноманітність груп з’єднання незручна для експлуатації трансформаторів. Тому стандарт обмежує кількість різних схем і груп з’єднань – трьома:

– 12; – 11; – 11.

Числа 12 і 11 вказують на групу з’єднання, а індекс «0» – наявність виведеної на кришку трансформатора нульової точки.