Какие бывают схемы соединения обмоток трансформатора

Оглавление:

Параметры, которые важно учитывать при выборе схемы
Простейшие виды обмоток
Основные 5 схем обмоток для трехфазного трансформатора
Полезные советы для групповых схем

На сегодняшний день самыми распространенными и хорошими принято считать трехфазные трансформаторы. Каждая из трех сторон должна иметь соответствующую обмотку. Каждая выбранная обмотка обязательно должна быть соединена по определенной схеме, которая оптимально подходит.

Схема трансформатора с двумя обмотками.

Есть много типов соединения всех обмоток для трансформаторов. Три простейшие схемы должны использоваться комплексно, чтобы обеспечить нормальную работу установки. Но для определения конкретного вида нужно принять во внимание и некоторые советы и параметры.

Параметры, которые важно учитывать при выборе схемы

Как правило, очень сложно самостоятельно определиться с тем, какую именно схему обмотки для трансформаторной установки выбрать. И даже если вы будете привлекать для такого дела специалистов, важно знать основные параметры, которые необходимо учитывать во время выбора. К ним относятся:

Таблица значений трехфазных трансформаторов.

Мощность трансформатора. Важно учесть не только общую мощность, но и ее меняющиеся значения на отдельных участках. Ведь современные трансформаторные установки отличаются своими значениями по мощности в разных фазах.

Схема питания. Прибор может питаться как от сети, так и от преобразователя. При этом даже сетевое питание может быть от трех или четырех проводов.

Учет экономии. Как правило, во время выбора схем именно экономичность использования материалов для обмоток играет одну из важнейших ролей. Чем меньше материалов нужно для схемы, тем выгоднее будет обмотка.

Уровень напряжения аналогично мощности принимается во внимание как в общем виде, так и по показателям на отдельных участках.

Симметрия или асимметрия нагрузки. Она полностью зависит от симметричной или асимметричной схемы напряжения. Соответственно, достигается определенное значение по симметрии.

Итак, указанные параметры принято считать главными при выборе схемы соединения обмотки для трансформатора. Только после подсчетов необходимо приниматься за более детальный подбор схемы, который очень важен для эффективной работы установок.

Простейшие виды обмоток

Схема броневого типа трехфазного трансформатора.

Есть три основных варианта обмоток для трансформатора. Это соединение звездой, зигзагом и треугольником. Каждая характеризуется определенными параметрами, которые выполняют свои функции. Поэтому чрезвычайно важно подобрать тип соединения правильно. Чтобы понимать, о чем идет речь, рассмотрим все три варианта более подробно.

Соединение обмоток треугольником (D, d) делается в виде кольца, где все три фазы соединены последовательно. Оно является самым распространенным и востребованным на сегодняшний день. Соединение дает возможность циркулировать свободно току внутри кольца. Это так называемая третья гармоника. Если хотя бы на одной части трансформатора не будет обеспечен такой треугольник (или кольцо), то ток внутри свободно перемещаться не сможет, что очень сильно исказит напряжение.

Соединение обмоток звездой (Y, y) представляет собой наличие в единственной нейтральной точке всех концов обмотки. В итоге получается фигура, похожая на звезду, в середине которой всегда будет сохраняться нейтралитет. Оно позволяет максимально защитить прибор от перенапряжения. Также можно будет всегда создать необходимое по параметрам заземление.

Соединение обмоток трансформатора зигзагом (Z, z) в обязательном порядке должно иметь два отвода, в которых будут циркулировать токи нулевой последовательности.

Рисунок 1. Схема соединения обмоток для трансформаторных установок вида Yd.

Так будет происходить хорошая балансировка токов и напряжений в трансформаторе. При этом сопротивление будет полностью зависеть от магнитного рассеивания между отводами зигзагом.

Итак, можно сделать вывод, что для стандартного трехфазного трансформатора могут быть комплексно использованы все три схемы. При этом для стороны с наибольшим напряжением предпочтительно выбрать соединение звездой, а остальные стороны сделать зигзагообразной и треугольной обмотками.

Основные 5 схем обмоток для трехфазного трансформатора

Но ни один трансформатор не может содержать исключительно определенный вид обмотки. Поэтому для трехфазных типов трансформаторов применяются конкретные групповые схемы. Есть всего 5 самых распространенных схем. Они идентифицируются латинскими буквами, которые обозначают вид обмотки (описаны выше), и цифрами, обозначающими сдвиги по фазе. Дополнительно могут вводиться латинские буквы N и n, которые обозначают вывод нейтрального зажима для первичной и вторичной обмоток соответственно на клеммные части.

Соединение обмоток для трансформаторных установок вида Yd, например, как на рис. 1, используется для повышающих трехфазных установок. Если первичная и вторичная обмотки будут соединены посредством треугольника, то гармоника всех токов будет течь по замкнутой цепочке, а магнитный поток будет почти полностью отсутствующим, что очень выгодно. Можно сделать первичную обмотку методом звезды. Но ее нейтральная часть обязательно должна быть надежно заземлена дросселем. Это тоже считается очень удобным.

Рисунок 2. Схема соединения обмоток типа Dy.

Схема типа Dy применяется в основном для понижающих типов трансформаторов, имеющих большую мощность. Пример такой схемы показан на фото (рис. 2). Это очень хорошо, особенно в условиях асимметричных нагрузок, так как нейтральная часть будет позволять использование одновременно и фазного, и линейного типов напряжения за счет хорошего своего заземления. Оптимально использовать эту схему обмотки для трансформаторов, которые работают от сети с низким напряжением.

Соединение обмоток силовых трансформаторов по типу Dz и Yz применяется для понижающих типов установок, основная мощность которых совсем низкая. Здесь обычно в качестве основного используется соединение посредством зигзага, а его нейтральная точка выводится на клеммную колодку для использования напряжений через фазы. Но часто вместо зигзага используют форму звезды. Это делается только по той причине, что звезда подразумевает меньшее количество используемой меди для обмотки, что дает возможность экономить.

Эти два вида хорошо использовать, когда в одной части трансформатора необходимо распределить напряжения симметрично. Во всех остальных случаях их использовать не рекомендуется, так как может просто снизиться уровень работы прибора.

Еще одной самой распространенной схемой для трехфазного трансформатора принято считать схему по типу Yy. Ее пример показан на рис. 3. Она подразумевает использование исключительно обмотки по типу звезды. Она не самая удобная, однако успешно используется для трансформаторов, имеющих не очень большую номинальную мощность. Приходится сталкиваться с необходимостью компенсировать влияние высших гармоник тока.

Для нейтрализации целесообразно дополнительно вводить компенсационную обмотку по типу треугольника. Это особенно важно, если в трансформаторе кроме треугольника применяется еще звезда, дающая нейтральную точку.

Полезные советы для групповых схем

Но есть много модифицированных трансформаторов. Поэтому имеет смысл рассмотреть некоторые полезные советы по соединению обмоток в отдельных случаях. Очень важно учитывать здесь параметры сердечника трансформатора и количество стержней в сердечнике.

Рисунок 3. Схема соединения обмоток типа Yy.

Если сердечник содержит в себе 5 стержней, то крайне важно правильно осуществить обмотку в виде треугольника. В этом случае именно треугольник будет провоцировать затухание гармонических потоков, что обеспечит их выравнивание по синусоиде. Так, напряжение практически невозможно будет исказить. В сердечнике с пятью стержнями необходимо треугольную обмотку делать именно там, где измерения показывают ярко выраженный недостаток токов по синусоиде и неравномерные скачки напряжения.

Если на трансформаторе нейтраль нужно использовать для зарядки, то лучше всего сделать ее обмотку в виде звезды, а близлежащую сторону – треугольником. Это даст хороший уровень для основного сопротивления последовательности по нулю и обеспечит баланс для токов. Другая сторона трансформаторной установки может быть выполнена как треугольником, так и зигзагом. Такая групповая схема подходит в данном случае как для сердечника с пятью, так и с тремя стержнями.

Для некоторых типов трансформаторных установок целесообразно применять компенсационные обмотки. По смыслу это те же соединения треугольником, только они уже будут третичными. Для вторичного напряжения будет использоваться вид зигзага, а для первичного можно сделать соединение треугольником. Такая схема соединения обмоток трансформатора предусматривает хорошее понижение полного сопротивления нулевой последовательности и максимальное выравнивание напряжений.

Схемы обмоток являются своеобразными регуляторами напряжения. Они способны не только его выравнивать, но и менять значение, что является очень важным в некоторых случаях.

Итак, какое бывает соединение обмоток силовых трансформаторов, вы теперь знаете.

С помощью простых действий есть возможность добиться необходимого уровня напряжения на установке и его смещения между сторонами относительно друг друга.