Соединение трансформаторов. Трехфазные трансформаторы

Перед рассмотрением вопросов о группах соединений трансформаторов рассмотрим основные виды соединения обмоток силовых трансформаторов.

Соединение обмоток трансформатора в звезду

При соединении в звезду действуют следующие соотношения –

• линейные токи равны фазным,
• линейные напряжения больше фазных в √3 раз

Возможно множество вариантов соединения обмоток трансформатора в звезду, некоторые из них приведены на рисунке ниже. И, как говорится, не все из них одинаково полезны, а точнее, для разных случаев необходима разная схема соединений.

Следует отметить, что в звезду можно соединить как один трехфазный трансформатор, так и три однофазных. На рисунке обозначаются:

• А, В, С – начала обмоток высшего напряжения
• Х, Y, Z – окончания обмоток высшего напряжения
• a, b, c – начала обмоток низкого напряжения
• x, y, z – окончания обмоток низкого напряжения

Соединение обмоток трансформатора в треугольник

Соединение в треугольник так называется из-за внешнего сходства с треугольником (видно на рисунке).

При соединении в треугольник действуют следующие соотношения –

• линейные токи больше фазных в √3 раз
• линейные напряжения равны фазным

Три вторичные обмотки, при соединении в треугольник соединены последовательно, образуя тем самым замкнутую цепь. В этой цепи отсутствует ток, так-как ЭДС фаз сдвинуты на 120 градусов и их сумма в каждый момент времени равна нулю. Так же ток равен нулю при соблюдении тотчасно следующих условий – ЭДС имеют синусоидальную форму, обмотки имеют одинаковые числа витков.

Звезда и треугольник в вопросе о третьих гармониках трансформаторов

В трансформаторах схему треугольник используют кроме прочего для получения токов третьих гармоник, которые необходимы для создания синусоидальной ЭДС вторичных обмоток. Другими словами, для исключения третьей гармонической составляющей в магнитном потоке.

Чтобы ввести третьи гармоники при соединении в звезду - соединяют звезды с нейтралью генератора, по этому пути и начинают пробегать третьи гармоники.

Соединение обмоток трансформатора в зигзаг

Соединение в зигзаг используется в случае, если на вторичных нагрузках неравномерная нагрузка. После соединения в зигзаг нагрузка распределяется более равномерно по фазам и магнитный поток трансформатора сохраняет равновесие, несмотря на неравномерную нагрузку.

Рассмотрим соединение в зигзаг-звезду трехфазного силового трансформатора. Схематично изображение приведено на рисунке.

При соединении в зигзаг-звезду потребуется большее число витков, чем при простой звезде. Также при таком соединении возможно получение трех классов напряжения, например 380-220-127В.

Если не хотите потерять этот материал, то поделитесь им с друзьями в социальных сетях!

Имеет две трехфазные обмотки - высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A , B , С, конечные выводы - X , Y , Z , а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: a, b, c, x, y, z.

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду -Y, либо в треугольник - Δ (рис. 1).

Выбор схемы соединений зависит от условий работы трансформатора. Например, в сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, так как при этом напряжение проводов линии передачи будет в √3 раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции.

Рис.1

Осветительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник (Δ).

Рис. 6

Рис. 7

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме Y/Δ номера групп получаются нечетными. В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7. В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: Y/Y - 0 и Y/Δ-11. Они, как правило, и применяются на практике.

Схемы трехфазных трансформаторов. По своей сути трехфазный трансформатор – это собранные на общем сердечнике три однофазных трансформатора.

Трансформатор — «трехфазник» имеет три обмотки низкого и три обмотки высокого напряжения; итого – шесть независимых фазных обмоток. Двенадцать соответствующих выводов маркируются следующим образом: начала фазных обмоток высокого напряжения обозначаются заглавными буквами A, B, C; концы этих обмоток – X, Y, Z. Аналогичные выводы низковольтных обмоток маркируются строчными буквами – a, b, c и x, y, z.

Схемы трехфазных трансформаторов:

Способы соединения обмоток трехфазных трансформаторов приведены на рис. 1. Их два – звездой (обозначается Y) и треугольником (∆).

Рис. 1

Подходящая схема соединения определяется условиями работы трансформатора. К примеру, при использовании в сетях с величиной напряжения более 35 кВ оптимальным является соединение обмоток «звездой» и заземление нулевой точки. При этом величина напряжения в линии электропередачи будет иметь величину, в √3 раз меньшую величины линейного напряжения, что позволяет снизить стоимость изоляции.

На высокое напряжение удобно строить осветительные сети. Но рассчитанные на большое напряжение лампы накаливания обладают пониженной световой отдачей, и приходится использовать пониженное напряжение. И в этом случае также оптимальным является соединение обмоток «звездой» и подключение ламп к фазному напряжению.

Однако для работы самого трехфазного трансформатора целесообразнее все же включать обмотки «треугольником».

Одними из основных характеристик трехфазного трансформатора являются фазный и линейный коэффициенты трансформации. Первый из них, фазный, равен отношению высокого и низкого напряжений холостого хода:

n ф = U фвнх / U фннх,

а второй, линейный, зависит от фазного коэффициента и способа соединения «высокой» и «низкой» обмоток трансфороматора:

n л = U лвнх / U лннх.

При соединении фазных обмоток однотипными способами, — ∆/∆ (треугольник-треугольник) или Y/Y (звезда-звезда) — оба коэффициента равны. Если же обмотки соединены по разным схемам (∆/Y или Y/∆),

n л = n ф /√3.

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений трансформаторных обмоток определяет взаимное ориентирование напряжений высоко- и низковольтных обмоток. Смена взаимной ориентации напряжений достигается соответствующей перекоммутацией концов и начал обмоток.

Рассмотрим на примере однофазного трансформатора, как влияет маркировка на фазу вторичного напряжения относительно первичного (рис. 2а).

Обе обмотки, намотанные в одном направлении, располагаются на одном стержне-сердечнике. Допустим, что начала обмоток на верхних клеммах, а концы – на нижних. В этом случае совпадут по фазе ЭДС E1 и E2; следовательно, совпадут и фазы напряжений сети U1 и нагрузки U2 (рис. 2б). если же изменить подключение вторичной обмотки на обратное, ЭДС нагрузки E2 изменит свою фазу на 180 о. Соответственно, на 180 о изменится и фаза напряжения U2.

Иными словами, в однофазном трансформаторе возможны соответствующие углам сдвига 0 о и 180 о группы соединений.

Для удобства группы обозначают, используя изображение циферблата часов. Постоянно установленная на двенадцати часах минутная стрелка символизирует напряжение на первичной обмотке; часовая стрелка может занимать различные, зависящие от угла сдвига фаз между первичным и вторичным напряжениями, положения. Сдвиг в 0 о соответствует «двенадцати», сдвиг в 180 о – «шести» (рис. 3).

Несложно подсчитать, что шесть обмоток трехфазного трансформатора позволяют получить двенадцать групп соединений. Проиллюстрируем это некоторыми примерами. Пусть, например, трансформаторные обмотки, располагающиеся на одном стержне одна под другой, соединяются по схеме Y/Y, как на рис. 4.

Чтобы совместить потенциальные диаграммы, соединим контакты A и a. Треугольником ABC задается положение векторов напряжений первичной трансформаторной обмотки. Направление векторов, соответствующих напряжениям вторичной обмотки, будет зависеть от подключения зажимов. Для приведенной на рис. 4а маркировки фазность ЭДС первичной и вторичной трансформаторных обмоток совпадают. Соответственно, совпадут фазные и линейные напряжения на первичной и вторичной обмотках (рис. 4б). Такая схема имеет группу подключения Y/Y-0.

Если теперь изменить подключение вторичной обмотки на противоположное (рис. 5а), ЭДС изменится на 180 о. Номер группы при этом станет 6, а схема называется Y/Y-6.

Если сделать круговую, по сравнению с рис. 4, перемаркировку зажимов (а→b , b→c, с→a), то фазы ЭДС вторичных обмоток сдвинутся на 120 о, и номер группы станет 4.

Рис. 6 рис. 7

При соединении обмоток по схеме «звезда-звезда» получаются четные номера групп, если обмотки соединяются по схеме «звезда-треугольник» — нечетные. Иллюстрирует это схема на рис. 7. На ней фазная ЭДС вторичной обмотки совпадает с линейной ЭДС, и треугольник abc повернут на 30 о относительно треугольника ABC. Данная группа имеет номер 11.

Групп соединений обмоток может быть двенадцать. Но на практике наиболее часто применяются всего две из них – Y/∆-11 и Y/Y-0.

Ремонт силовых трансформаторов и пусконаладочные работы

Компания ЗАО «Спецмаркет» выполняет установку, монтаж, наладку, а также ремонты силовых трансформаторов любой сложности . Ремонт силовых трансформаторов является одним из основных направлений деятельности предприятия «Спецмаркет». Также наша компания выполняет испытания первичного оборудования (силовых трансформаторов, масляных, вакуумных выключателей, ошиновки, трансформаторов напряжения, тока и др. оборудования) станций и подстанций любых классов напряжений. По всем вопросам обращайтесь через форму

Схема соединений обмоток

Соединение звезда - звезда. Присоединении первичных и вторичных обмоток звездою ток в обмотках равен линейному току; напряжение же каждой фазы в раз меньше линейного напряжения. Последнее обстоятельство имеет следствием то, что изоляция обмоток может быть взята с учетом только лишь фазного напряжения, а число витков фазы может быть взято в раз меньше, чем это требовалось бы при соединении треугольником. Таким образом трансформатор с соединением обмоток звезда - звезда является наиболее дешевым. В эксплуатационном же отношении трансформатор с соединением звезда-звезда имеет существенные недостатки. Одним из недостатков его является необеспеченность в отношении симметрии напряжений при несимметричной нагрузке. Если первичная обмотка имеет нейтральный провод, соединенный с генератором (рис. 146а), то нагрузка одной фазы почти не вызывает нарушений симметрии трансформатора. В рассматриваемом случае токи идут только по обмоткам одною стержня, причем ампервитки вторичной обмотки целиком компенсируются ампервитками первичной обмотки, т. е.

Нарушения магнитного состояния трансформатора почти не получается. Если бы мы привели вторичную обмотку к первичной, т. е. положили то токи в соответствующих фазах (на рис. 146а в фазах А и а) были бы равны между собою, т. е.. Наличие нейтрального провода со стороны первичной цепи несомненно удорожает систему, а потому такая система почти и не применяется.

Предположим теперь, что нейтральный провод со стороны первичной цепи отброшен. В таком случае при загрузке одной фазы вторичной обмотки (на рис. 146b фазы а) во всех фазах первичной обмотки пойдут токи. В сопряженной фазе первичной обмотки, т.е. в фазе А ток будет равен а в двух других фазах по

В указанных соотношениях между токами легко убедиться из рассмотрения рис. 147, на котором схематически изображен сердечник трансформатора с первичными катушками и одною вторичною катушкою на среднем стержне. Мы имеем, во-первых, что сумма ампервит-ков одного окна, т. е. действующих на рис. 147 по пунктирной линии t, должна быть равна нулю; во-вторых, в сопряженной первичной фазе ток вдвое больше тока в двух других первичных фазах (по закону Кирхгофа), в-третьих, направление токов в несопряженных первичных фазах прямо противоположно направлению тока в сопряженной первичной фазе, потому что в первых двух фазах токи идут от концов фаз к началам В и с, а в последней фазе от начала фазы А к концу. Вследствие этого направления токов в сечениях первичных фаз будут такими, какими они показаны на рис. 147. Написав равенство ампервитков для одного окна

где I X - ток в сопряженной первичной фазе, получаем, что

Из рассмотрения рис. 147 мы видим, что на всех сердечниках нет уравновешенности ампервитков. На крайних стержнях имеются ампервитки первичной обмотки, но нет ампервитков вторичной обмотки. На среднем стержне вторичные ампервитки преобладают над первичными. Если всмотреться в действия неуравновешенных ампервитков, то мы заметим, что во всех стержнях они действуют в одну сторону; на рис. 147 вниз. Это значит, что неуравновешенные ампервитки создадут добавочное магнитное поле, которое во всех стержнях будет направлено в одну сторону и будет замыкаться через воздух. Добавочное магнитное поле, меняясь с частотою тока, индуктирует во всех фазах первичной и вторичной обмоток электродвижущие силы одной фазы, которые в первичной обмотке вместе с электродвижущими силами, индуктируемыми главным магнитным потоком, уравновешивают первичное напряжение

Во вторичной обмотке те же электродвижущие силы вместе с электродвижущими силами главного потока дают фазные электродвижущие силы.

Нетрудно показать, что фазные электродвижущие силы в этом случае получаются неравными. Пусть треугольник АВС на рис. 148 представляет треугольник приложенного первичного напряжения, а -электродвижущие силы добавочного магнитного потока. Если бы нулевая точка О треугольника напряжений ABC не сдвинулась со своего места, то фазные электродвижущие силы с первичной стороны должны были определяться векторами . Этими векторами определялись бы по величине и магнитные потоки в трех стержнях, так как электродвижущие силы пропорциональны вызвавшим их потокам. Магнитные потоки в сердечнике трехфазного трансформатора соединены звездой, а потому к ним приложимо свойство давать в сумме в каждый момент времени нуль, т. е. Ф 1 + Ф 2 +Ф 3 = О. Это значит, что векторы должны дать замкнутый равносторонний треугольник. Но последние векторы не могут дать замкнутого равностороннего треугольника. Такой треугольник мы получим, если сместим нейтральную точку О в точку на расстоянии . В этом случае векторы уже дадут замкнутый равносторонний треугольник. Таким образом в результате добавочного потока нулевая точка обмотки смещается на величину добавочной электродвижущей силы. Последнее явление совершенно подобно тому, что имеет место при холостой работе трансформатора с несимметричною магнитною системою, когда смещение нулевой точки выражалось величиной фазного напряжения. Имея в виду, что полный ток нагрузки больше тока холостой работы раз в 20, то при несимметричной нагрузке с полным током смещение нулевой точки выразится фазного напряжения. Такое большое смещение нулевой точки вызывает большое неравенство в фазных напряжениях, что, конечно, представляет большое неудобство с эксплуатационной точки зрения. В том случае, когда нейтраль первичной звезды не может быть соединена с нейтралью генератора, рассматриваемое соединение не рекомендуется брать при трансформировании тока отдельными однофазными трансформаторами или одним трехфазным трансформатором броневого типа, так как в фазных напряжениях получаются значительные третьи гармоники. Оно не рекомендуется даже и при передачах звезда - звезда на звезда - треугольник при условии заземления нейтралей высокого напряжения, потому что замыкающиеся в этом случае через землю токи третьей гармоники могут причинить большие расстройства в соседних телефонных и телеграфных линиях.

При трансформировании трехфазным трансформатором стержневого типа третьи гармоники, как мы видели и ранее, проявляются значительно слабее, а потому соединение звезда-звезда в данном случае будет допустимо. Группа звезда- звезда применяется при небольших распределительных сетях с мало нагруженным вторичным нулевым проводом. При высоких напряжениях эта группа применяется только при наличии третичной обмотки, соединенной треугольником. Эта последняя необходима для прохождения третьей гармоники намагничивающего тока; она же может дать ток для защитных приспособлений в случае короткого замыкания главной обмотки.

В. Звезда-зигзаг. Для того чтобы в соединении обмоток трансформаторов звезда-звезда избавиться в известной мере от добавочного магнитного потока при несимметричной нагрузке применяют соединение вторичных обмоток звезда-зигзаг. Если бы при таком соединении вторичных обмоток имелась во вторичной цепи односторонняя нагрузка, то, как видно из рис. 149, токи проходили бы во вторичной и первичной обмотках двух стержней, Ампервитки первичной обмотки обоих стержней компенсировали бы ампервитки вторичной обмотки тех же стержней и магнитное равновесие не нарушалось бы, т. е, не было бы добавочного однофазного магнитного потока. Следует отметить; что соединение вторичных обмоток зигзагом удорожает трансформатор, так как требует на 15% больше меди, чем соединение просто звездою.

С. Треугольник-треугольник. При соединении первичных и вторичных обмоток трех однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора треугольником линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток в раз больше фазного тока, т, е. Таким образом каждый трансформатор должен быгь намотан на полное линейное напряжение, но для тока, составляющего 58% от линейного. Так как обмотки находятся под полным линейным напряжением, а не под фазным, как у трансформатора с обмотками, соединенными звездою, то изоляция их должна быть относительно более совершенной. Вследствие этого стоимость трансформатора с обмотками треугольник - треугольник болег высокая, чем аналогичного трансформатора с обмотками звезда-звезда.

Несимметричная нагрузка трансформатора с обмотками треугольник-треугольник не дает добавочных магнитных потоков, как у трансформатора с обмотками звезда-звезда. Если бы нагрузка вторичной цепи была односторонняя, то токи проходили бы во всех фазах первичной и вторичной обмоток, как это указано на рис, 126, Вследствие этого ампервитки первичной и вторичной фаз одного и того же стержня уравновесятся, и однофазного и добавочного магнитного потока не будет.

Соединение треугольник - треугольник дает возможность не прерывать работы линии при порче одной из фаз, если трансформирование происходит помош,ью трех однофазных или одного броневого трехфазного трансформатора, В этих случаях просто отключают пострадавший трансформатор или пострадавшую обмотку, не отключая двух других от линии. При трансформировании тока трехфазным броневым трансформатором обмотки пострадавшей фазы замыкают накоротко, предварительно отключив их от обмоток двух других фаз. Последнее необходимо для того, чтобы токи короткого замыкания в них уничтожили часть магнитного потока двух других фаз, замыкающихся через сердечник пострадавшей фазы, чтобы не было, следовательно, высокого напряжения в пострадавших обмотках. При трансформировании тока одним стержневым трехфазным трансформатором изолировать пострадавшую фазу нельзя, так как магнитная цепь у всех фаз общая.

С выходом фазы из работы система двух закрытых треугольников превращается в систему двух открытых треугольников, вследствие чего отдаваемая мощность должна быть понижена до 58% общей мощности трех трансформаторов (или одного трехфазного трансформатора).

D. Треугольник - звезда; звезда - треугольник. Первое соединение обмоток, треугольник-звезда, является обычным у повыси-тельных трансформаторов высокого напряжения и распределительных трансформаторов низкого напряжения при четырехпроводной системе; второе соединение обмоток, звезда-треугольник,-у понизительных трансформаторов подстанции.

Токи и напряжения обмоток, соединенных треугольником, находятся в тех же отношениях к линейному току и напряжению, как и у рассмотренного соединения. Ток в обмотках, соединенных звездою, равен линейному току, а напряжение обмоток в раз меньше линейного напряжения, т. е. Таким образом, если нейтраль звезды заземлена, то напряжение, действующее на изоляцию обмотки и линии, будет составлять всего 58% от линейного напряжения; на это напряжение и нужно рассчитывать изоляцию линии. Если же нейтраль не заземлена, то изоляцию обмоток следует рассчитывать на полное напряжение, потому что при заземлении линии изоляция подвергается действию полного линейного напряжения.

Необходимо заметить, что и при заземленной нейтрали изоляция может подвергнуться действию напряжения, большего, чем фазное, если заземление нейтрали осуществляется через сопротивление.

Трансформатор с обмотками, соединенными в треугольник - звезда или звезда - треугольник мало чувствителен к несимметричным нагрузкам. Если бы при первичной обмотке, соединенной треугольником, и вторичной обмотке, соединенной звездою с нейтральным проводом, имелась односторонняя нагрузка, то токи проходили бы только через соединенные обмотки одного стержня (рис. 150). Это значит, что магнитное равновесие не было бы нарушено ни на этом стержне, ни на двух других: добавочного потока не было бы. Если бы вторичная цепь не имела нейтрального провода, то при односторонней нагрузке токи проходили бы в двух соединенных фазах. И в этом случае на всех стержнях имелось бы магнитное равновесие, и добавочный магнитный поток отсутствовал бы. Вследствие этого не происходило бы смещения нейтральной точки и не было бы заметной асимметрии фазных напряжений.

Последнее обстоятельство служит причиною тому, что трансформаторы с обмотками треугольник - звезда особенно охотно применяют в распределительных сетях (например осветительных). Следует отметить, однако, что порча одного трансформатора или одной фазы трехфазного трансформатора выводит из действия группу треугольник- звезда, так как со стороны вторичной цепи нельзя получить симметричной системы (рис. 151, верхняя группа). Группа звезда - треугольник при той же порче дает возможность работать с мощностью, составляющей 58% от нормальной мощности, при условии, что нейтраль звезды трансформатора будет соединена, например, путем заземления с нейтралью генератора (рис. 150, нижняя группа). Нетрудно видеть, что передача, в которой отправительный трансформатор включен треугольником - звездой с заземленной нейтралью, а приемный трансформатор звездой - треугольником также с заземленной нейтралью, может работать при порче одной фазы у приемного трансформатора. Группа - треугольник у высшего напряжения и звезда у низшего напряжения-применяется в больших распределительных трансформаторах с нагруженным полностью нулевым проводом. Группа - звезда у высшего напряжения и треугольник у низшего напряжения-применяется в главных трансформаторах больших силовых станций и подстанций, не служащих для распределения.

Страниц: 1

Большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. Для включения на должны иметь:
одинаковые . В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;
одинаковые напряжения u к, %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим . Иными словами, одни трансформаторы будут недогружены, другие – перегружены;
одинаковые . Если группы соединения различны, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включаемых параллельно, образуется . Он повлечет за собой разность напряжений. А так как в одной и той же точке одновременно не могут существовать разные напряжения, то для их выравнивания между трансформаторами возникнет уравнительный ток. Как объяснено ниже, при самом малом из возможных сдвигов (при разных группах соединения) – сдвиге в 30° – уравнительный ток примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При самом большом сдвиге – в 180° – в 20 раз.

На рисунке 1 изображены 10 трансформаторов, обмотки которых соединены по-разному, причем это далеко не все из возможных соединений. Не рассматривая пока, в чем состоят различия, обратим внимание на помещенные рядом со схемами векторные диаграммы, которые расположены в следующем порядке: слева – напряжений первичной обмотки, в середине – векторная диаграмма напряжений вторичной обмотки, справа – векторные диаграммы напряжений обеих обмоток совмещены (в часах). Их "центры тяжести" находятся в центре циферблата часов. Минутная стрелка часов совпадает с направлением одного из векторов напряжений первичной обмотки (на рисунке 1 с вектором B ). Часовая стрелка совпадает с вектором напряжения вторичной обмотки одноименной фазы, то есть с вектором b .

Рисунок 1. Примеры образования групп соединений трансформаторов.
Начала первичных обмоток обозначены A , B , C , концы X , Y , Z . Начала вторичных обмоток a , b , c концы x , y , z .

Обратите внимание на то, что сравнивается расположение векторов первичной и вторичной звезд. Поэтому в случае соединения обмотки в треугольник надо, перед тем как определять группу соединения, вписать в треугольник звезду. После этого, рассматривая звезды, стрелки направляют вдоль векторов звезд в вершины B и b (A и a , C и c ).

По рисунку 1 легко убедиться в том, что несколько схем, несмотря на различие в соединениях, дают одинаковый сдвиг векторов одноименных напряжений, что отчетливо видно по соответствующим им "часам", так как они указывают одно и то же время.

Несколько схем, дающих одинаковый сдвиг, образуют группу соединения. Иными словами, вторичные напряжения одноименных фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же группу соединения, совпадают по . Поэтому их можно соединять параллельно, не рискуя получить уравнительный ток.

Основных групп может быть двенадцать (1 ч, 2 ч, …, 12 ч) – по числу цифр на циферблате. Это объясняется тем, что векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединения обмоток и их расположения на стержнях могут иметь сдвиги, кратные 30°. Таким образом, группе 1 ч соответствует сдвиг 30°, группе 2 ч – 60°, 3 ч – 90°, 4 ч – 120° и так далее. Сдвиг в 360° (или, что то же, отсутствие сдвига, так как 360° и 0° – это одно и то же) имеет группа 12 или 0 ч. При сдвиге 6 ч векторы напряжений одноименных фаз первичных и вторичных обмоток направлены прямо противоположно.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) имеют одинаковые соединения – обе в звезду или обе в треугольник. Соединение одной обмотки в зигзаг – звезду при другой обмотке, соединенной в треугольник, дает четные группы.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, другая – в треугольник, а также, если одна обмотка соединена в зигзаг – звезду, а другая – в звезду.

состоит из двух частей: слева от черточки расположены знаки или буквы, характеризующие схему соединения обмоток, а справа – цифры, указывающие сдвиг в часовом обозначении.

Схемы соединений обозначают знаками и буквами. Приведем примеры буквенного обозначения: Y или У – звезда, Y н или Y 0 или У н или У 0 – звезда с выведенной нулевой точкой; Δ или Д или D – треугольник; Z – зигзаг, Z н или Z 0 – зигзаг с выведенной нулевой точкой.

Рассмотрим один пример возможных обозначений группы соединения двухобмоточного трансформатора, у которого обмотка ВН соединена в треугольник, обмотка НН – в звезду с выведенной нулевой точкой и со сдвигом 11 ч (330°, так как 11 × 30° = 330°) между векторами первичного и вторичного напряжений одноименных фаз:

Δ / Y н - 11 или Д / У н - 11 или Д / У 0 - 11 или D / Y н - 11 или D / Y 0 - 11.

Из приведенного примера легко понять систему построения обозначений групп соединения двухобмоточных трансформаторов. В левой части числитель дроби указывает схему соединения обмоток высшего напряжения, знаменатель – низшего напряжения. Цифры в правой части – это часовое обозначение группы соединений.

Трехобмоточные трансформаторы обозначаются, например, У н / У / Д - 12 - 11 или У н / У / Д - 0 - 11. Это значит, что обмотка ВН соединена в звезду с выведенной нулевой точкой. Обмотка среднего напряжения (СН) соединена в звезду. Соединение обмотки НН – треугольник. Первое число 12 или 0 указывает сдвиг в часовом обозначении между обмотками ВН и СН; второе число 11 – сдвиг между обмотками ВН и НН. Легко понять, что в данном примере сдвиг между СН и НН можно обозначить 11.

Количество групп соединений трансформаторов ограничено стандартами. Но в практике можно столкнуться со всеми 12 группами и даже с такими соединениями, когда направления вращения векторов ВН и НН не совпадают. Такие трансформаторы не имеют группы в часовом обозначении.

Ошибочно получить не ту группу, которая требуется, можно по многим причинам, например вследствие простой перемаркировки фаз, перекрещивания фаз и тому подобного. Поэтому всегда необходима проверка группы соединения, а это ответственная и сложная работа. У трансформаторов, как правило, имеется шесть (семь) выводов на крышке, а не двенадцать, то есть обмотки между собой соединены внутри трансформатора. В этих сложных условиях проверка группы соединения выполняется последовательными измерениями по определенной системе, которая достаточно полно описана в книге Алексенко Г.В. "Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов", 1967г.

Пересоединениями на крышке трансформатора можно перевести группы одну в другую: либо группы 12, 4 и 8, либо 6, 10 и 2, либо все нечетные группы.

Приведенные здесь сведения имеют ограниченную цель – показать широкие возможности изменять группу соединения без вскрытия трансформатора. Техника пересоединений с подробными пояснениями для всех практически вероятных случаев подробно описана в вышеуказанной книге.

Техника построения векторных диаграмм, применяющаяся для определения группы соединения.

На схемах обмотки чередуют в таком порядке, как они присоединены к выводам трансформатора. Это значит, что, начиная счет с вывода A обмотки ВН и обходя трансформатор в направлении стрелки (рисунок 2, а ), будем встречать его выводы в следующем порядке: A , B , C , c , b , a . Именно так их располагают и на схеме.

Начала обмоток ВН обозначают буквами A , B , C ; НН – a , b , c . Концы обмоток ВН обозначают X , Y , Z , НН – x , y , z . Условимся располагать у одинаково намотанных обмоток на схемах все начала вверху, все концы внизу (рисунок 2, б ). У обмоток различного направления начала будем располагать с разных сторон (рисунок 2, в ).

Рисунок 2. Система обозначений обмоток для определения группы соединений.

Векторы напряжений, относящиеся к одной и той же фазе (обмотки надеты на один стержень), параллельны. Принято строить векторные диаграммы для того момента, когда потенциалы A , a (B , b , C , c ) выше потенциалов X , x (Y , y , Z , z ).

Наименования фаз первичной обмотки и расположение их векторов напряжения определяются первичной сетью и потому для всех схем соединений одинаковы.

Рассмотрим несколько примеров.

1. Требуется определить группу соединений для схемы на рисунке 3, а . Первый шаг: строим векторную диаграмму обмотки ВН (рисунок 3, б ). Второй шаг: строим векторную диаграмму обмотки НН (рисунок 3, в ). Следуя ранее оговоренным условиям, векторы AX , BY , CZ и ax , by , cz соответственно параллельны и направлены в те же стороны, так как электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток имеют одинаковые направления (их начала обозначены на рисунке 3, а сверху).

Рисунок 3. Примеры определения группы соединения при включении обеих обмоток в звезду.

Третий шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы обмотки ВН с центром часов, направляя вектор одной из фаз, например фазы BY , на 12 ч. Четвертый шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы НН с центром часов и смотрим, на который час указывает вектор той же фазы, в нашем случае by . Этот час и определяет собой группу соединения, в данном примере 0 или 12 (рисунок 3, г ).

2. Определение группы соединения для схемы на рисунке 3, д , у которой направление обмоток различно, выполнено по тому же плану и пояснений не требует. В данном случае получается группа У / У - 6.

3. Построим векторные диаграммы для схемы на рисунке 4, а с одинаково намотанными обмотками, если обмотка НН соединена в треугольник. Векторная диаграмма обмотки ВН (рисунок 4, б ) имеет такой же вид, как на рисунке 3, б . Почему? Потому что она также определяется первичной сетью . Параллельно вектору BY строим вектор by , направляя его в ту же сторону (рисунок 3, в ). Затем, видя по схеме, что вывод b соединен с выводом z b букву z . А так как точка z принадлежит вектору cz , проводим через нее линию I – I параллельно вектору CZ . Затем, видя, что вывод y соединен с выводом a , ставим на векторной диаграмме рядом с буквой y букву a и проводим через нее линию II – II , параллельную вектору AX . Точка пересечения линий I – I и II – II образует вершину треугольника, соответствующую соединению между выводами c и x . Остается расставить стрелки у векторов cz и ax .

Рисунок 4. Примеры определения группы соединения при включении обмотки НН в треугольник

Теперь нужно совместить центры тяжести векторных диаграмм обмоток ВН и НН, поместить их в центр часов и определить группу соединения. В данном случае трансформатор имеет 11-ю группу, так как вектор b показывает 11 ч. Группу в данном случае определяет вектор b , а не векторы a и c , так как на 12 ч направлен вектор B , а не векторы A и C .

Поясним, как были найдены центры тяжести. Центр тяжести обмотки ВН, соединенной в звезду,– ее нулевая точка. Центр тяжести обмотки НН, соединенной в треугольник, находят следующим построением: каждую сторону треугольника делят пополам и ее середину соединяют с противолежащей вершиной. Пересечение полученных трех линий (медиан) и есть центр тяжести.

На рисунке 4, д обмотки также намотаны одинаково и тоже и треугольник, но получилась группа не 11 ч, а 1 ч. Это объясняется тем, что выполняя соединения обмоток НН, мы на этот раз обходим их иначе, чем на рисунке 4, а . В первом случае конец обмотки by соединялся с началом обмотки ax , во втором – конец обмотки by соединяется с началом обмотки cz . В результате другого направления обхода треугольник повернулся.

При соединении обмоток НН в треугольник мы ориентировались по веторам обмотки ВН, причем, как уже упоминалось, они изображали напряжения питающей сети. Иными словами, вершины треугольника векторов A , B , C были заданы.

При соединении обмоток ВН в треугольник это условие также необходимо соблюдать, откуда следует, что при любом соединении обмоток ВН – и в звезду (рисунок 5, а ), и в треугольник (рисунок 5, б и в ) – точки A , B , C на векторных диаграммах располагаются одинаково: это сеть. Однако направление векторов при соединении в треугольник может быть различно. Оно определяется порядком выполнения соединений.

Рисунок 5. Расположение векторов при соединении в треугольник обмоток ВН.

Действительно, на рисунке 5, б соединение выполнено от обмотки B к обмотке C , а от нее к обмотке A , чему и соответствует направление стрелок на векторной диаграмме.

На рисунке 5, в соединение выполнено в другом порядке: от обмотки B к обмотке A и от нее к обмотке C . Поэтому направление стрелок на векторной диаграмме изменилось на обратное.

1 Отношение мощностей параллельно включенных трансформаторов не должно быть больше 1: 3. В противном случае даже небольшие абсолютные перегрузки параллельно работающих трансформаторов могут оказаться в процентном отношении для малых трансформаторов недопустимо большими.