Наиболее распространенный вопрос у начинающих изучения устройства трансформаторов или иных электротехнических устройств это «Что такое звезда и треугольник?». Чем же они отличаются и как устроены, попробуем разъяснить в нашей статье.
Рассмотрим схемы соединений обмоток на примере трехфазного трансформатора. В своем строении он имеет магнитопровод, состоящий из трёх стержней. На каждом стержне есть две обмотки – первичная и вторичная. На первичную подается высокое напряжения, а со вторичной снимается низкое напряжение и идет к потребителю. В условном обозначении схема соединений обозначается дробью (например, Y⁄∆ или Y/D или У/Д), значение числителя – соединение обмотки высшего напряжения (ВН), а значение знаменателя – низшего напряжения (НН).
Каждый стержень имеет как первичную обмотку так и вторичную (три первичных и три вторичных обмотки). У каждой обмотки есть начало и конец. Обмотки можно соединить между собой способом звезда или треугольник. Для наглядности обозначим вышеперечисленное схематически (рис. 1)
При соединении звездой, концы обмоток соединяются вместе, а из начал идут три фазы к потребителю. Из вывода соединений концов обмоток, выводят нейтральный провод N (он же нулевой). В итоге получается четырёх — проводная, трёхфазная система, которая часто встречается вдоль линий воздушных электропередач.(рис. 2)
Преимущества такой схемы соединения в том, что мы можем получить 2 вида напряжения: фазное (фаза+нейтраль) и линейное. В таком соединении линейное напряжение больше фазного в √3 раз. Зная, что фазное напряжение дает нам 220В, то умножив его на √3 = 1,73, получим примерно 380В – напряжение линейное. Но что касается электрического тока, то в этом случае фазный ток равен линейному, т.к. что линейный, что фазный токи одинаково выходят из обмотки, и другого пути у него нет. Так же стоит отметить что только в соединении звезда имеется нейтральный провод, который является «уравнителем» нагрузки, чтобы напряжение не менялось и не скакало.
Рассмотрим теперь соединение обмоток треугольником. Если мы конец фазы А, соединим с началом фазы В, конец фазы В соединим с началом фазы С, а конец фазы С соединим с началом фазы А, то получим схему соединения обмотки треугольником. Т.е. в этой схеме обмотки соединены последовательно. (рис. 3)
В основном такая схема соединения применяется для симметричной нагрузки, где по фазам нагрузка не изменяется. В таком соединении фазное напряжение равно линейному, а вот электрический ток, наоборот, в такой схеме разный. Ток линейный больше фазного тока в √3 раз. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой
последовательности. Простыми словами, схема соединения треугольником обеспечивает сбалансированное напряжение.
Подведем итоги. Для базового определения схем соединения обмоток силовых трансформаторов, необходимо понимать, что разница между этими соединениями состоит в том, что в звезде все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной (нейтральной) точке, а в треугольнике обмотки соединены последовательно. Соединение звезда позволяет нам создавать два вида напряжения: линейное (380В) и фазное (220В), а в треугольнике только 380В.
Выбор схемы соединения обмоток зависит от ряда причин:
- Схемы питания трансформатора
- Мощности трансформатора
- Уровня напряжения
- Асимметрии нагрузки
- Экономических соображений
Так например, для сетей с напряжением 35 кВ и более выгодно соединить обмотку трансформатора схемой звезда, заземлив нулевую точку. В данном случае получится, что напряжение выводов трансформатора и проводов линии передачи относительно земли будет всегда в √3 раз меньше линейного, что приведёт к снижению стоимости изоляции.
На практике чаще всего встречаются следующие группы соединений: Y/Y, D/Y, Y/D.
Группа соединений обмоток Y/Y (звезда/звезда) чаще всего применяется в трансформаторах небольшой мощности, питающих симметричные трёхфазные электроприборы/электроприемники. Так же иногда применяется в схемах большой мощности, когда требуется заземление нейтральной точки.
Группа соединения обмоток D/Y (треугольник/звезда) применяется, в основном в понижающих трансформаторах больших мощностей. Чаще всего трансформаторы с таким соединением работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звезды заземляется, для использования как линейного, так и фазного напряжений.
Группа соединений обмоток Y/D (звезда/треугольник) используется, в основном, в главных трансформаторах больших силовых станций и подстанций, не служащих для распределения.
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 нейтраль 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.
Первичные обмотки соединяются в звезду. Далее разделяем каждую вторичную обмотку напополам. И далее соединяем, как показано 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.
Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями
Последние статьи
Самое популярное
Разница схемы звезда и треугольник
Специфика трехфазных электрических сетей предусматривает два варианта подключения трехфазных нагрузок – звездой и треугольником. Это касается фазных обмоток в трехфазных электродвигателях, обмоток трансформаторов или нагревательных элементов электрических котлов. При этом для звезды начала всех обмоток соединяются с фазными проводами, а концы обмоток соединены в нулевую (нейтральную) точку. В случае соединения треугольником конец предыдущей обмотки соединяется с началом последующей, образуя равносторонний треугольник, а все 3 фазы подключаются к его вершинам (точкам соединения).
Однако геометрические схемные различия не единственное, что отличает звезду от треугольника. Рассматривая на примере активной нагрузки, представленной тремя ТЕНами, видим, что в случае соединения звездой при выходе из строя одного нагревателя, двое остальных, подключенных последовательно на линейное напряжение остаются работать, а вот при поломке сразу двух перестает работать и третий. Если все три ТЕНа подключены треугольником, то каждый из них работает от линейного напряжения (380 в) и нагреватель сохраняет работоспособность даже при выходе из строя двух элементов.
Схема подключения и мощность асинхронных электродвигателей
Иначе сказываются схемы подключения обмоток статора в асинхронных двигателях. Дело в том, что при подключении их звездой или треугольником мощность двигателя меняется в три раза. То есть в случае подключения трехфазных асинхронных электродвигателей предназначенных для работы в подключении звездой при 380 вольтах трехфазного напряжения, треугольником их мощность увеличивается втрое. При таком режиме двигатель просто сгорает, но если у двигателя, рассчитанного на работу при подключении треугольником в те же 380 В обмотки статора соединены звездой, то его мощность упадет в три раза.
Последнее свойство нашло широкое применение в схемах пуска электрического двигателя. При запуске электродвигателя величина пускового тока может до 10 раз превышать номинальные значения. Влияние пусковых нагрузок негативным образом сказывается на напряжении в сети и на работе подключенного к ней оборудования.
С целью снижения пусковых токов электродвигатель включается по схеме пуска звезда-треугольник, при которой до момента разгона он подключен звездой, а при достижении номинальных оборотов на валу переключается на схему треугольника. Для возможности реализации схемы переключения звезда-треугольник большинство мощных электродвигателей имеют отдельные выводы обмоток статора, сама коммутация обеспечивается применением контакторов.
Таким образом каждая из схем включения имеет свои достоинства. Для треугольника это достижение максимальной мощности, хотя требует строгого соблюдения эксплуатационных режимов, преимуществами соединения звездой можно назвать:
- плавный пуск;
- работу в номинальном режиме;
- нормальную реакцию на кратковременные перегрузки;
- оптимальные температурные режимы.
Схемы подключения обмоток генераторов
В отношении электрогенераторов схемы подключения обмоток тоже имеют свои отличия. Как и нагрузка, они также могут включаться по схеме звезды или треугольника, однако мощность генератора при этом остается неизменной. Изменения касаются выходного напряжения, так если обмотки генератора соединяют звездой, то выходное напряжение будет в √3 раз ниже, нежели при соединении треугольником, но поскольку мощность остается неизменной, то при увеличении напряжения значение тока падает на этот же множитель.
Смотрите также другие статьи :
Перекос фаз, в чем опасность
Перекосом фазных напряжений в трехфазных электрических сетях называют несовпадение величин последних, вызванное, как правило, неравномерностью распределения нагрузок.
Подробнее…УЗО и дифавтомат в чем разница
Если необходимо быстро определить, дифавтомат или УЗО перед вами, то необходимо обратить внимание на маркировку, на диф. автомате рядом с номинальным током стоит какая например буква С или В, что указывает на категорию расцепителя, если же стоит маркировка с указанием ампер (буква А), то это однозначно УЗО. Ниже на фото видно, в верхнем ряду установлены именно диф. автоматы, а в нижнем ряду УЗО.
Подробнее…Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Теперь остановимся более подробно на группах соединения трансформаторов. Обмотки низкого, среднего и высокого напряжения трансформаторов могут соединяться по-разному – в треугольник, звезду, реже зигзаг, образуя схему соединения обмоток трансформатора.
Схема соединения – это сочетание схем соединения обмоток высшего и низшего напряжения для двухобмоточного трансформатора или обмоток высшего, среднего и низшего для трехобмоточного трансформатора. Однако, несмотря на различное соединение обмоток, схемы могут давать одинаковый сдвиг между одноименными векторами напряжения. Несколько схем, дающих одинаковый по величине угол сдвига фаз, образуют группу соединения.
Основных групп может быть 12. Для удобства представляют циферблат стрелочных часов. Каждой группе соответствует угол кратный 30 градусам от 0 до 360 градусов. Они отмечаются на циферблате часов, через один час, каждому часу соответствует сдвиг в 30 градусов. 360 градусов – 12 часов.
Групп 12 и имеется следующая закономерность – четные группы (2,4,6,8,10,12) образуются, если с высокой и низкой стороны одинаковое соединение (треугольник-треугольник, звезда-звезда). Нечетные группы (1,3,5,7,9,11) образуются, если с высокой и низкой сторон различное соединение (треугольник-звезда).
В ГОСТ 30830-2002 пишется, что вектор фазы А ВН откладывается параллельно и сонаправленно стрелке на 12 часов. Порядок фаз идет А-В-С, движение векторов на циферблате осуществляется против часовой стрелки.
Чтобы построить треугольник, сначала надо построить звезду, а потом вписать ее в треугольник.
Вот, например, двухобмоточный трехфазный трансформатор со схемой Y/Д-11, для примера. Где Y-значит звезда с высокой стороны, Д-треугольник с низкой стороны, между ними угол 360 градусов.
Если трансформатор трехобмоточный, то может быть (возьмем ради примера) Y0/Y/Д-12-5. Все как и в прошлом примере, только добавилась обмотка среднего напряжения. В этом примере обмотка ВН – звезда с нулем, СН – звезда, НН – треугольник. Сдвиг между обмотками ВН и СН – 12 часов, между ВН и НН – 11 часов (или 0 часов). Между СН и НН – 11 часов, про это писалось выше.
Существуют определенные действия с выводами обмоток, выполнив которые, можно добиться определенного результата группами трансформаторов.
- если по-порядку циклически перемаркировать фазы А-В-С(а-b-c) на В-С-А(b-c-a), то группа изменится на 4 (как в большую, так и в меньшую сторону)
- двойная перемаркировка двух фаз, на стороне ВН и НН, изменяют нечетную группу на плюс минус 2
- если поменять местами две фазы на одной из сторон (ВН или НН), то трансформатор потеряет группу и его запрещено будет включать на параллельную работу с другим трансформатором
Схемы групп соединения обмоток 3ф. 2обм. трансформаторов
Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.
Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.
12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)
Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12
11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)
Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11
10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)
Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10
9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)
Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9
8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)
Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8
7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)
Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7
6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)
Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6
5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)
Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5
4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)
Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4
3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)
Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3
2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)
Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2
1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)
Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1
Укажем некоторые особенности отдельных схем:
Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;
Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.
Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;
Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.
Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.
Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.
Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями
Последние статьи
Самое популярное
понятие, схемы и таблицы, чем определяется
Любой трансформатор, за исключением автотрансформатора, имеет минимум две обмотки: высокого и низкого напряжений. Также у трехфазных устройств каждая из обмоток состоит из трех частей (по числу фаз). Большое количество частей дает возможность множества вариантов включения. Чтобы избежать путаницы, все группы соединения обмоток трансформатора для трехфазных устройств стандартизированы и приведены к единой системе для безошибочного подключения устройств и возможности параллельной работы.
Понятие группы соединение обмоток трехфазного трансформатора
В трехфазных сетях используется два вида соединений: звезда и треугольник. При изготовлении конструкций может показаться, что существует всего четыре вида расположения обмоток:
- Звезда-звезда.
- Звезда-треугольник.
- Треугольник-звезда.
- Треугольник-треугольник.
На деле все обстоит сложнее, поскольку в каждом виде соединений (звезде или треугольники) части обмоток могут быть соединены по-разному. В качестве примера можно привести обычных двухобмоточный трансформатор. Если у такого устройства совпадают начала и концы обмоток, то сдвиг фаз будет равен 0. Разворот одной из обмоток даст сдвиг фаз 180.
Также встречаются z-образные соединения обмоток (зигзаг). В таких конструкциях каждая из обмоток состоит из двух частей, расположенных на различных стержнях магнитопровода трансформатора.
Трехфазная сеть характеризуется сдвигом фаз одна относительно другой на 120. Поэтому всего насчитывается 12 групп соединения. Каждая группа характеризуется определенным сдвигом одноименных фаз на входе и выходе трансформатора.
Условные обозначения и расшифровка
Группы маркируются числами от 0 до 11. Для удобства и стандартизации принято следующее:
- однотипные соединения (∆/∆, Y/Y) имеют четные номера;
- разнотипные соединения (∆/Y, Y/∆) – нечетные.
Трехфазные трансформаторы выполняются на стержневых магнитопроводах. Каждая из фаз располагается на отдельном стержне. Это во многом упрощает дальнейшую работу и согласование устройств между собой.
Если у трансформатора одинаковые фазы намотаны на одних стержнях, то группы соединений при этом называются основными (0, 6, 11, 5). Остальные группы – производные.
Так как минимальный сдвиг фаз может составлять 30, то количество вариантов равно 12, что соответствует положениям стрелок часов. 0-е и 12-е положения совпадают. На основании этого говорят, что номер группы совпадает с положением часовой и минутной стрелок. Сдвиг фаз вычисляется просто:
Номер группы*30.
Приняты следующие обозначения на электросхемах и устройствах:
- Y, У – звезда;
- Yн, Ун – звезда на стороне низкого напряжения;
- Yо, Уо – звезда с нулевой точкой;
- ∆, Д, D – треугольник;
- ∆н, Дн, Dн – треугольник на стороне низкого напряжения.
Пример маркировки двухобмоточного трансформатора:
- ∆/Yн – 11. Первичная обмотка треугольник, вторичная (понижающая) звезда. Сдвиг фаз 330;
- Y/Yо -0. Обе обмотки соединены звездой, вторичная с выведенной нулевой точкой. Сдвиг фаз отсутствует.
Также на электрических схемах обмотки высокого напряжения (ВН) обозначают символами:
- A,B, C – начало обмотки;
- X, Y, Z – конец обмотки.
Аналогично для стороны низкого напряжения:
Подобным образом маркируются многообмоточные устройства, например:
Yо/Y/∆ – 0 – 11.
Вместо нулевой группы может указываться двенадцатая, что совершенно равнозначно.
Как строятся векторные диаграммы
При построении векторных диаграмм надо запомнить правило, что сдвиг фаз меду фазами равняется 120, то есть, при равенстве напряжений, концы векторов всегда будут образовывать равносторонний треугольник.
Наиболее просто составляется диаграмм для соединения звезда. В центре диаграммы ставится точка, которая соответствует объединенным концам обмоток. Из центра под углами 1200 проводятся векторы фаз. Вертикально проводят вектор средней фазы.
Для треугольника начерно проводят линию, параллельную соответствующей фазы звезды, а от ее концов, соответственно, подсоединенные к ней оставшиеся две фазы. Должно соблюдаться условие – все стороны треугольника должны быть параллельны соответствующим фазам звезды. Искомыми векторами будут проведенные линии из центра треугольника к его вершинам.
Векторные диаграммы рисуются для высокой и низкой сторон, а затем совмещаются с единым центром. Угол между одинаковыми фазами будет показывать номер группы соединения, выраженный в часах.
Отсчет нужно брать от вектора высокого напряжения к низкому.
Таблица групп соединений
В таблице ниже представлены обозначения групп соединения и чередование фаз низкой и высокой сторон.
| Группа соединения | Обозначение | Чередование фаз
|
| Y/Y-0 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| ∆/∆-0 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 1 | Y/∆-1 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/Y-1 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 2 | Y/Y-2 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/∆-2 | C, B, A | |
| а, c, b | ||
| 3 | Y/∆-3 | C, B, A |
| b, a, с | ||
| ∆/Y-3 | C, B, A | |
| b, a, с | ||
| 4 | Y/Y-4 | C, B, A |
| b, a, с | ||
| ∆/∆-4 | C, B, A | |
| b, a, с | ||
| 5 | Y/∆-5 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/Y-5 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 6 | Y/Y-6 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/∆-6 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 7 | Y/∆-7 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/Y-7 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 8 | Y/Y-8 | C, B, A |
| а, c, b | ||
| ∆/∆-8 | C, B, A | |
| c, b, a | ||
| 9 | Y/∆-9 | C, B, A |
| b, a, с | ||
| ∆/Y-9 | C, B, A | |
| b, a, с | ||
| 10 | Y/Y-10 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/∆-10 | C, B, A | |
| b, a, с | ||
| 11 | Y/∆-11 | C, B, A |
| c, b, a | ||
| ∆/Y-11 | C, B, A | |
| c, b, a |
Определение методом гальванометра
Существует несколько способов определить правильность подсоединения обмоток. Самый простой способ – использование вольтметра магнитоэлектрической системы. Его еще называют методом постоянного тока.
Для этого к концам проверяемой обмотки подключают измерительный прибор, а на другую обмотку подают постоянное напряжение. Отклонение стрелки в момент замыкания ключа покажет полярность подключения обмотки. Такие действия производятся для каждой обмотки.
Также можно воспользоваться простым вольтметром при подключении переменного напряжения. Для этого на одну из обмоток подают пониженное переменное напряжение, а остальные две обмотки соединяют последовательно и подключают к вольтметру. Отсутствие или слишком малые показания говорят о том, что обмотки включены встречно.
Проверка
Если известен коэффициент трансформации, то при помощи вольтметра можно определить номер основной группы соединения. Для этой цели подают напряжение на концы А и а или x и y и измеряют напряжения на выводах В-в и С-с при соединении звездой или B-y и C-z при соединении треугольником. Для проверки используют следующие соотношения:
UBb = UCc = UAa(k-1) Группа Y/Y-0
UBy = UCz = Uxy(k+1) Y/Y-6
UBb = UCc = UAa(√(1-√3k+k2)) Y/∆-11
UBy = UCz = Uxy(√(1+√3k+k2)) Y/∆-5
Для исключения повреждения оборудования, возникновения аварийных ситуаций и травмирования, все измерения следует производить при низком напряжении, не включая оборудование в основную сеть предприятия.
Примеры групповых соединений обмоток
Государственным стандартом предусмотрены только две группы соединения обмоток:
- Y/Y-0 или ∆/∆-0
- Y/∆-11 и ∆/Y-11
Жесткая стандартизация позволяет исключить аварии и повреждения в результате неправильных подключений. К тому же, для трансформаторов одинаковой мощности и коэффициента трансформации становится возможным параллельное включение устройств.
Остальное количество соединений используется крайне редко в отдельных случаях при невозможности использования стандартного варианта.
Тип подключения должен быть оговорен в сопроводительной документации и продублирован на шильдике устройства.
Ошибочные обозначения
Ошибочные включения возникают при несоблюдении правил подключения концов. Это происходит в результате неправильной намотки или неправильном обозначении. В результате при включении устройства в трехфазную сеть, обмотки, включенные встречно, компенсируют магнитные потоки друг у друга, поэтому через них начинает протекать ток, ограниченный лишь активным сопротивлением обмоточного провода, что равносильно короткому замыканию.
Чтобы исключить случаи неправильного включения, рекомендуется после ремонта оборудования или перед включением неизвестных устройств тщательно проверить фазировку каждой обмотки несколькими методами для исключения возможных ошибок.
Уменьшить вероятность ошибки поможет предварительный расчет напряжений для измерений по методу вольтметра. Полученные данные служат ориентировочными значениями, на которые нужно обращать внимание при проведении последующих измерений.
Для увеличения мощности передачи без увеличения напряжения сети, снижения пульсаций напряжения в блоках питания, для уменьшения числа проводов при подключении нагрузки к питанию, применяют различные схемы соединения обмоток источников питания и потребителей (звезда и треугольник).
Схемы
Обмотки генераторов и приемников при работе с 3-фазными сетями могут соединяться с помощью двух схем: звезды и треугольника. Такие схемы имеют между собой несколько отличий, различаются также нагрузкой по току. Поэтому, перед подключением электрических машин необходимо выяснить разницу в этих двух схемах — звезда и треугольник.
Схема звезды
Соединение различных обмоток по схеме звезды предполагает их подключение в одной точке, которая называется нулевой (нейтральной), и имеет обозначение на схемах «О», либо х, у, z. Нулевая точка может иметь соединение с нулевой точкой источника питания, но не во всех случаях такое соединение имеется. Если такое соединение есть, то такая система считается 4-проводной, а если нет такого соединения, то 3-проводной.
Схема треугольника
При такой схеме концы обмоток не объединяются в одну точку, а соединяются с другой обмоткой. То есть, получается схема, похожая по виду на треугольник, и соединение обмоток в ней идет последовательно друг с другом. Нужно отметить отличие от схемы звезды в том, что в схеме треугольника система бывает только 3-проводной, так как общая точка отсутствует.
В схеме треугольника при отключенной нагрузке и симметричной ЭДС равно 0.
Фазные и линейные величины
В 3-фазных сетях питания имеется два вида тока и напряжения – это фазные и линейные. Фазное напряжение – это его величина между концом и началом фазы приемника. Фазный ток протекает в одной фазе приемника.
При применении схемы звезды фазными напряжениями являются Ua, Ub, Uc, а фазными токами являются I a, I b, I c. При применении схемы треугольника для обмоток нагрузки или генератора фазные напряжения — Uaв, Ubс, Ucа, фазные токи – I ac, I bс, I cа.
Линейные значения напряжения измеряются между началами фаз или между линейных проводников. Линейный ток протекает в проводниках между источником питания и нагрузкой.
В случае схемы звезды линейные токи равны фазным, а линейные напряжения равны U ab, Ubc, U ca. В схеме треугольника получается все наоборот – фазные и линейные напряжения равны, а линейные токи равны I a, I b, I c.
Большое значение уделяется направлению ЭДС напряжений и токов при анализе и расчете 3-фазных цепей, так как его направление влияет на соотношение между векторами на диаграмме.
Особенности схем
Между этими схемами есть существенная разница. Давайте разберемся, для чего в различных электроустановках используют разные схемы, и в чем их особенности.
Во время пуска электрического мотора ток запуска имеет повышенную величину, которая больше его номинального значения в несколько раз. Если это механизм с низкой мощностью, то защита может и не сработать. При включении мощного электромотора защита обязательно сработает, отключит питание, что обусловит на некоторое время падение напряжения и перегорание предохранителей, или отключение электрических автоматов. Электродвигатель будет работать с малой скоростью, которая меньше номинальной.
Видно, что имеется немало проблем, возникающих из-за большого пускового тока. Необходимо каким-либо образом снижать его величину.
Для этого можно применить некоторые методы:
- Подключить на запуск электродвигателя реостат, дроссель, либо трансформатор.
- Изменить вид соединения обмоток ротора электродвигателя.
В промышленности в основном применяют второй способ, так как он наиболее простой и дает высокую эффективность. Здесь работает принцип переключения обмоток электромотора на такие схемы, как звезда и треугольник. То есть, при запуске мотора его обмотки имеют соединение «звезда», после набора эксплуатационных оборотов, схема соединения изменяется на «треугольник». Этот процесс переключения в промышленных условиях научились автоматизировать.
В электромоторах целесообразно применение сразу двух схем — звезда и треугольник. К нулевой точке необходимо подключить нейтраль источника питания, так как во время использования таких схем возникает повышенная вероятность перекоса фазных амплитуд. Нейтраль источника компенсирует эту асимметрию, которая возникает вследствие разных индуктивных сопротивлений обмоток статора.
Достоинства схем
Соединение по схеме звезды имеются важные преимущества:
- Плавный пуск электрического мотора.
- Позволяет функционировать электродвигателю с заявленной номинальной мощностью, соответствующей паспорту.
- Электродвигатель будет иметь нормальный рабочий режим при различных ситуациях: при высоких кратковременных перегрузках, при длительных незначительных перегрузках.
- При эксплуатации корпус электродвигателя не перегреется.
Основным достоинством схемы треугольника является получение от электродвигателя наибольшей возможной мощности работы. Целесообразно поддерживать режимы эксплуатации по паспорту двигателя. При исследовании электромоторов со схемой треугольника выяснилось, что его мощность повышается в 3 раза, по сравнению со схемой звезды.
При рассмотрении генераторов, схемы – звезда и треугольник по параметрам аналогичны при функционировании электродвигателей. Выходное напряжение генератора будет больше в схеме треугольника, чем в схеме звезды. Однако, при повышении напряжения снижается сила тока, так как по закону Ома эти параметры обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому можно сделать вывод, что при разных соединениях концов обмоток генератора можно получить два разных номинала напряжения. В современных мощных электромоторах при запуске схемы – звезда и треугольник переключаются автоматически, так как это позволяет снизить нагрузку по току, возникающей при пуске мотора.
Процессы, происходящие при изменении схемы звезда и треугольник в разных случаях
Здесь, изменение схемы — имеется ввиду переключение на щитах и в клеммных коробках электрических устройств, при условии, что имеются выводы обмоток.
Обмотки генератора и трансформатора
При переходе со звезды в треугольник напряжение уменьшается с 380 до 220 вольт, мощность остается прежней, так как фазное напряжение не изменяется, хотя линейный ток увеличивается в 1,73 раза.
При обратном переключении возникают обратные явления: линейное напряжение увеличивается с 220 до 380 вольт, а фазные токи не изменяются, однако линейные токи снижаются в 1,73 раза. Поэтому можно сделать вывод, что если есть вывод всех концов обмоток, то вторичные обмотки трансформатора и генераторы можно применять на два типа напряжения, которые отличаются в 1,73 раза.
Лампы освещения
При переходе со звезды в треугольник лампы сгорят. Если переключение сделать обратное, при условии, что лампы при треугольнике горели нормально, то лампы будут гореть тусклым светом. Без нулевого провода лампы можно соединять звездой при условии, что их мощность одинакова, и распределяется равномерно между фазами. Такое подключение применяется в театральных люстрах.
Похожие темы:
Соединение обмоток электродвигателя играет важнейшую роль в его правильном функционировании. Подключая **Силовой трансформатор** к системе его запуска, необходимо, в первую очередь, уметь правильно соединить все его обмотки. Дело в следующем: каждый асинхронный двигатель имеет своё индивидуальное номинальное напряжение питания. Исходя из этого выбирается и соответствующая обмотка, которая является индивидуальной к каждому двигателю.
Основные виды обмоток
Существует довольно большое количество видов обмоток. **Схема соединений распределительного трансформатора** однофазного вида предполагает применение таких видов:
1) треугольник (Δ-соединение) — три фазные обмотки соединяются последовательно в кольцо или треугольник;
2) звезда (Y-соединение) — это соединение в виде звезды, которая соединяет все три обмотки их концами с одной стороны в одной нейтральной точке, называемой звездой;
3) зигзаг — (Z-соединение) — это соединение зигзагом.
Среди многих других факторов, на выбор соединений влияет мощность, которой обладает **Распределительный трансформатор**. Например, для наиболее высоких напряжений часто выбирается Y-соединение. Он лучше всего защищает прибор от перенапряжения, а также напрямую заземляет его. При соединении треугольником и звездой чаще всего комбинируют оба соединения, каждое из которых присутствует на трансформаторе по его разным сторонам.
Особенно это актуально в случаях, когда одну сторону планируют для зарядки. Обычно эту сторону и обматывают звездой. А треугольник в таких случаях даёт баланс между ампером и витком для оптимального уровня полного сопротивления нулевой последовательности. Обмотка треугольником не пропускает ток в сердечник.
Выбор обмоток с учётом напряжения оборудования
Все асинхронные электродвигатели обладают своим номинальным напряжением питания. Поэтому соединения **Звезда**, **Треугольник**, или же их комбинации **Звезда — Звезда**, **Звезда — Треугольник** — выполняют не только соединительную функцию, но определяют напряжение питания.
Известно, что напряжение обмоток, которые соединяются в звезду, в три раза больше, чем напряжение обмоток, которые соединяют в треугольник. Следовательно, применять каждый вид нужно только там, где это оптимально. Тогда правильные соединения обмоток смогут гарантировать правильную работу двигателя в течение многих лет, препятствовать его перегреву, изнашиванию.
Например, если электродвигатель нужно подключить в сеть с напряжением 380 В, с его номиналомUном = 220/380 В все обмотки соединяются в звезду. Если номинал двигателя Uном равняется 380/660 В, то обмотки заключаются в треугольник.
Выведение обмоток и их маркировка
Надо отметить, что **Группа соединений силового трансформатора** типов Δ и Y — это важнейшая составляющая не только работы всего двигателя. Важнейшую роль здесь играет и обеспечение оптимального взаимодействия трансформатора с другим оборудованием. Правильное выведение свободных обмоток — залог такого успешного «сотрудничества». Выводы обмоток выводятся на клеммник в таком виде, чтобы соединение схемы было предельно простым. Соединение концов в звезду, предполагает, что при этом перемычки устанавливаются по горизонтали в один ряд, их соединяют три клеммы. Соединяя обмотки в треугольник, следует перемычки устанавливать вертикально, соединяя три пары контактов.
Неопытные мастера могут столкнуться с проблемой маркировки обмоток. Она обязательна, так как при выводе концы могут перепутаться. Особенно это актуально при схемах **Звезда** и **Треугольник**. Например, при обмотке стартора делается 3 обмотки, каждая имеет 2 вывода, всего 6.
Сначала нужно определить при помощи омметра выводы для каждой катушки. Ставим обозначения: для первой катушки это С1-С4, для второй С2-С5, для третьей С3-С6. Так, С1, С2, С3 — это начала катушек, всё остальное — концы. Далее соединяем концы второй и третьей катушек с их началами, подводим переменный ток 220 В.
Измеряем наличие напряжения в 3-й катушке. Если его нет, катушки соединены встречно, а значит, С1-С4, С2-С5 подписаны верно. Если напряжение обнаружено, меняем маркировку 1-й или 2-й катушки. Проверяем, если третья обмотка обесточена, 1 и 2 являются правильными. Маркировка 3 катушки определяется так: конец С6 соединяем с любым другим — С4, С5. Если на не подключенной обмотке есть напряжение, меняем надпись на 3-й обмотке. Если напряжения нет, то всё правильно.
Для того, чтобы правильно сделать соединение обмоток, необходимо как можно тщательнее изучить все нюансы по данной тематике. На самом деле, в этом нет ничего сложного. Если же вы испытываете трудности в том, чтобы со всем этим самостоятельно разобраться, лучше доверить такую работу опытным специалистам, ведь с электричеством не шутят.
СоединениеВ соединении звезда аналогичные концы (либо начало, либо конец) трех обмоток соединены с общей точкой, называемой звездой или нейтральной точкой. Трехпроводные проводники проходят от остальных трех свободных клемм, называемых линейных проводников .
Провода передаются во внешнюю цепь, давая трехфазные, трехпроводные системы, соединенные звездой. Однако иногда четвертый провод переносится от точки звезды к внешней цепи, называемой , нейтральный провод , образуя трехфазные четырехпроводные системы, соединенные звездой.
Содержание:
Звездообразное соединение показано на диаграмме ниже:
Учитывая приведенный выше рисунок, финишные клеммы a 2 , b 2 и c 2 из трех обмоток соединены в звезду или нейтральную точку. Три проводника, обозначенные как R, Y и B, проходят от оставшихся трех свободных клемм, как показано на рисунке выше.
Ток, протекающий через каждую фазу, называется Фазовый ток I ph , а ток, протекающий через каждый линейный провод, называется Линейный ток I L .Аналогично, напряжение на каждой фазе называется фазным напряжением E ph , а напряжение на двух линейных проводниках называется линейным напряжением E L .
Соотношение между фазным напряжением и линейным напряжением в соединении звезды
Звездное соединение показано на рисунке ниже:
Поскольку система сбалансирована, сбалансированная система означает, что во всех трех фазах, то есть R, Y и B, через них протекает одинаковое количество тока.Следовательно, три напряжения E NR , E NY и E NB равны по величине, но смещены относительно друг друга на 120 °.
Диаграмма Phasor соединения звезды показана ниже:
Стрелки на ЭДС и токе указывают направление, а не их фактическое направление в любой момент.
Сейчас
Между любыми двумя линиями имеется двухфазное напряжение.
Трассировка петли NRYN
Чтобы найти векторную сумму ENY и –ENR, мы должны обратить вектор ENR и добавить его с помощью ENY, как показано на векторной диаграмме выше.
Следовательно,
Аналогично,
Следовательно, в соединительной линии звездное напряжение в корне в 3 раза больше фазового напряжения.
— схема Globe
Трехфазный трансформатор состоит из трех трансформаторов, отдельно или в сочетании с одним сердечником. Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть независимо подключены по схеме «звезда» или «треугольник». Для трехфазного трансформаторного блока имеется четыре возможных подключения.
- Δ — Δ (Дельта — Дельта) Соединение
- Υ — Υ (Звезда — Звезда) Соединение
- Δ — Υ (Delta — Star) Соединение
- Υ — Δ (звезда — дельта) соединение
Выбор подключения трехфазного трансформатора зависит от различных факторов, таких как наличие нейтрального соединения для защиты заземления или подключения нагрузки, изоляция на землю и напряжение, доступность пути для потока третьей гармоники и т. Д.Различные типы соединений подробно описаны ниже.
1. Дельта-Дельта (Δ-Δ) Соединение
Дельта-треугольное соединение трех идентичных однофазных трансформаторов показано на рисунке ниже. Вторичная обмотка 1 a 2 соответствует первичной обмотке A 1 A 2 , и они имеют одинаковую полярность. Полярность клеммы a , соединяющей a 1 и c 2 , такая же, как и у соединяющих A 1 и C 2 .На рисунке ниже показана фазовая диаграмма для коэффициента мощности отстающего cosφ .
Ток намагничивания и падения напряжения в импедансе не учитывались. При сбалансированном состоянии ток в линии в √3 раза превышает ток обмотки фазы. В этой конфигурации соответствующие линейное и фазовое напряжение одинаковы по величине как на первичной, так и на вторичной сторонах.
Вторичное линейное напряжение находится в фазе с первичным линейным напряжением с отношением напряжений, равным отношению витков.
Если соединение фазных обмоток меняется с обеих сторон, получается разность фаз в 180 ° между первичной и вторичной системами. Такое соединение известно как соединение 180º.
Соединение треугольник-треугольник с фазовым сдвигом 180 ° показано на рисунке ниже. Фазовая диаграмма трехфазного трансформатора показала, что вторичное напряжение находится в противофазе с первичным напряжением.
Дельта-дельта-трансформатор не связан с фазовым сдвигом и имеет проблемы с несбалансированными нагрузками или гармониками.
Преимущества дельта-треугольного соединения трансформатора
Ниже приведены преимущества дельта-дельта конфигурации трансформаторов.
- Дельта-дельта-трансформатор подходит для сбалансированной и несбалансированной нагрузки.
- В случае отказа одного из трансформаторов оставшиеся два трансформатора будут продолжать подавать трехфазное питание. Это называется открытым дельта-соединением.
- Если присутствует третья гармоника, то она циркулирует в замкнутом контуре и поэтому не появляется в волне выходного напряжения.
Единственный недостаток соединения треугольник-треугольник — отсутствие нейтрали. Это соединение полезно, когда ни первичное, ни вторичное не требует нейтрали, а напряжение низкое и умеренное.
2. Star-Star (Υ-Υ) Подключение трансформатора
Звездо-звездное соединение трех одинаковых однофазных трансформаторов на каждой из первичной и вторичной обмоток трансформатора показано на рисунке ниже. Фазовая диаграмма такая же, как и у треугольника.
Star-Star
Трансформатор сухого типа из литой смолы
Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены Y или Δ таким же образом, как для трехфазных трансформаторов.
Поскольку вторичные устройства могут быть подключены либо в Y, либо в Δ, независимо от того, какое соединение используется на основных цветах, должно быть четыре способа подключения обмоток 3-фазного трансформатора для преобразования 3-фазных напряжений, а именно Yy, Δ — Δ, Y-Δ и Δ -y.
Соединения выполняются внутри корпуса, так что снаружи должны быть выведены только клеммные выводы:- Звезда — Звездный Трансформатор ( Yy0 или Yy6 )
- Delta — Delta Transformer ( Dd0 или Dd6 )
- Delta — Star Transformer ( Dy )
- Star — Delta Transformer ( Yd ) (заземляющий трансформатор)
- Зигзагообразный трансформатор ( Yz, Dz ) (заземляющий трансформатор)
- Скотт ( “T” Тип ) Трансформатор (Заземляющий Трансформатор)
1.Звезда-Звезда (Y-y) Соединение
Star-Star (Y-y) Подключение трансформатора
в первичной обмотке Каждая фаза находится на 120 ° электрических градусов в противофазе с двумя другими фазами.
В вторичной обмотке Каждая фаза находится на 120 ° электрических градусов в противофазе с двумя другими фазами.
Каждая первичная обмотка магнитно связана с одной вторичной обмоткой через общий стержень сердечника. Наборы обмоток, которые магнитно связаны, нарисованы параллельно друг другу на векторной диаграмме.В Y-Y соединении каждая первичная и вторичная обмотка соединены с нейтральной точкой.
Нейтральная точка может быть или не быть выведена на внешнее физическое соединение, а нейтральная может быть или не быть заземлена.
Нейтральное соединение
Токи намагничивания трансформатора не являются чисто синусоидальными, даже если возбуждающие напряжения являются синусоидальными. Намагничивающие токи имеют значительные количества нечетных составляющих. Если три одинаковых трансформатора подключены к каждой фазе и возбуждаются равными по величине напряжениями 60 Гц, фундаментальные составляющие 60 Гц возбуждающих токов компенсируют друг друга на нейтрали.
Это связано с тем, что фундаментальные токи 60 Гц фазы A, B и C находятся на 120 ° не в фазе друг с другом, а векторная сумма этих токов равна нулю.
Третий, девятый, пятнадцатый и другие так называемые гармонические токи нулевой последовательности находятся в фазе друг с другом; следовательно, эти компоненты не нейтрализуют друг друга на нейтрали, а складывают синфазно друг с другом, создавая ток нейтрали нулевой последовательности, при условии, что существует путь для протекания тока нейтрали.
Из-за нелинейной формы кривой B-H, токи намагничивания нечетной гармоники необходимы для поддержания синусоидальных индуцированных напряжений.Если некоторые из гармоник тока намагничивания отсутствуют, то индуцированные напряжения не могут быть синусоидальными.
Y-Y соединение с заземленной нейтралью
На рисунке ниже показана ситуация, когда первичная нейтраль возвращается к источнику напряжения в четырехпроводной трехфазной цепи. Каждый из намагничивающих токов, обозначенных как IR, IY и IB, содержит основной ток 60 Гц и все токи нечетных гармоник, необходимые для поддержания синусоидальных индуцированных напряжений.
Y-Y соединение трансформатора с заземленной нейтралью
Ток намагничивания нулевой последовательности объединяется, чтобы сформировать ток нейтрали IN, который возвращает эти нечетные гармоники источнику напряжения.Предполагая, что первичное напряжение является синусоидальным, индуцированные напряжения VR, VY и VB (как в первичном, так и во вторичном) также являются синусоидальными.
Подключение первичной нейтрали к нейтрали генератора имеет дополнительное преимущество в том, что оно устраняет искажения в напряжениях вторичной фазы. Если поток в сердечнике имеет синусоидальную форму волны, то это даст синусоидальную форму волны для напряжения. Но из-за особенностей железа, синусоидальная форма волны потока требует третьей гармонической составляющей в возбуждающем токе.Поскольку частота этого компонента в три раза больше частоты цепи при любой данной константе. Он будет пытаться течь либо к нейтральной точке обмоток трансформатора, либо от нее.
При изолированной нейтрали трехчастотный ток не может течь, поэтому поток в сердечнике не будет синусоидальным, а напряжения искажены. Если первичная нейтраль соединена с нейтралью генератора, токи с тройной частотой помогут решить проблему. Альтернативным способом преодоления этой трудности является использование третичной обмотки с низким рейтингом кВА.Эти обмотки соединены в треугольник и обеспечивают цепь, по которой могут течь токи трех частот. Таким образом, синусоидальное напряжение на первичной обмотке даст синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
Эта ситуация меняется, если нейтрали обоих комплектов первичной и вторичной обмоток не заземлены.
Y-Y соединение без заземленной нейтрали
Если нейтрали как первичной, так и вторичной обмотки разомкнуты, и поэтому нет пути для протекания гармонических токов нулевой последовательности и индуцированные напряжения и не будут синусоидальными.
Трансформаторное соединение Y-Y без заземленной нейтрали
V’R, V’Y и V’B не будут синусоидальными. Это приводит к искажению вторичных напряжений. Результирующее искажение напряжения эквивалентно Y-Y трансформатору с токами нулевой последовательности, которым разрешено течь в первичной нейтрали с воображаемой наложенной первичной обмоткой, несущей только токи нулевой последовательности на 180 ° в противофазе с обычными токами нулевой последовательности.
Анализ напряжений, вызванных «первичными обмотками», значительно усложняется тем фактом, что сердечник сильно нелинейен, так что каждый из отдельных токов гармоник нулевой последовательности, переносимых фантомными первичными обмотками, будет индуцировать гармонику еще более высокого порядка напряжения тоже.
Анализ Фурье можно использовать для получения приближения вторичных напряжений с открытой первичной нейтралью. Принимая одну фазу за раз, нормальный ток намагничивания для синусоидального возбуждающего напряжения строится по кривой B-H трансформатора. Нормальный ток намагничивания преобразуется в ряд Фурье, а затем восстанавливается путем удаления всех гармоник нулевой последовательности.
Результирующий возбуждающий ток будет иметь форму, отличную от нормального возбуждающего тока, который затем используется для построения индуцированного напряжения, используя кривую B-H тем же способом, который использовался для построения исходного возбуждающего тока.
Этот процесс довольно трудоемкий, поэтому достаточно сказать, что если Y-Y трансформатор не имеет нейтрального пути для токов возбуждения нулевой последовательности, во вторичной обмотке будут возникать гармонические напряжения, даже если напряжение возбуждения является чисто синусоидальным.
Преимущества Y-Y соединения
Без сдвига фаз
Первичная и вторичная цепи находятся в фазе; то есть, нет никаких сдвигов фазового угла, вводимых соединением Y-Y. Это является важным преимуществом, когда трансформаторы используются для соединения систем различных напряжений каскадным способом.Например, предположим, что есть четыре системы, работающие на 800, 440, 220 и 66 кВ, которые необходимо соединить. Подстанции могут быть построены с использованием Y-Y трансформаторных соединений для соединения любых двух из этих напряжений. Системы на 800 кВ могут быть связаны с системами на 66 кВ через единственное преобразование от 800 до 66 кВ или через серию каскадных преобразований при 440, 220 и 66 кВ.
Требуется несколько оборотов для намотки
Благодаря звездообразному соединению, фазные напряжения в 1 / √3 раз превышают сетевое напряжение.Следовательно, требуется меньшее количество поворотов. Также нагрузка на изоляцию меньше. Это делает подключение экономичным для небольших высоковольтных целей.
Требуется меньше уровня изоляции
Если нейтральный конец обмотки, соединенной с Y, заземлен, то существует возможность использования пониженного уровня изоляции на нейтральном конце обмотки. Обмотка, соединенная между фазами, требует полной изоляции всей обмотки.
Ручка для тяжелых грузов
Благодаря звездообразному соединению, фазовый ток такой же, как и сетевой ток.Следовательно, обмотки должны нести большие токи. Это делает поперечное сечение обмоток высоким. Таким образом, обмотки являются механически прочными, и обмотки могут выдерживать большие нагрузки и ток короткого замыкания.
Используется для трехфазной четырехпроводной системы
Имеется нейтраль, подходит для трехфазной четырехпроводной системы.
Устранить искажения в напряжении вторичной фазы
Соединение первичной нейтрали с нейтралью генератора устраняет искажения в напряжениях вторичной фазы, предоставляя путь к токовым токам частоты к генератору.
Синусоидальное напряжение на вторичной стороне
Нейтральный канал подачи потока Трехчастотный ток к стороне генератора, поэтому синусоидальное напряжение на первичной обмотке даст синусоидальное напряжение на вторичной стороне.
используется в качестве автомобильного трансформатора
Y-Y трансформатор может быть сконструирован как автотрансформатор с возможностью значительной экономии затрат по сравнению с двухобмоточной конструкцией трансформатора.
Лучшее защитное реле
Настройки защитного реле будут лучше защищать на линии от замыканий на землю, когда применяются соединения Y-Y трансформатора с заземленной нейтралью.
Недостатки Y-Y соединения
Третья гармоника, выпуск
Напряжения в любой фазе Y-Y трансформатора 1200 от напряжения в любой другой фазе. Однако компоненты третьей гармоники каждой фазы будут находиться в фазе друг с другом. Нелинейности в сердечнике трансформатора всегда приводят к генерации третьей гармоники.
Эти компоненты будут складываться, что приведет к большой (может быть даже больше, чем основной компонент) компонент третьей гармоники.
Перенапряжение при осветительной нагрузке
Наличие третьей (и другой нулевой последовательности) гармоники в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке. При создании YY-трансформатора с использованием однофазных трансформаторов, подключенных к блоку, измеренные линейные и нулевые напряжения не составляют 57,7% межфазного напряжения системы без нагрузки, а составляют около 68% и очень быстро уменьшаются по мере того, как Банк загружен.
Эффективные значения напряжений на разных частотах объединяются путем взятия квадратного корня из суммы квадратов напряжений.При синусоидальном межфазном напряжении третья гармоническая составляющая межфазного напряжения составляет около 60%.
Падение напряжения при несбалансированной нагрузке
Может быть значительное падение напряжения для несбалансированных нагрузок между фазой и нейтралью. Это связано с тем, что межфазные нагрузки вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление рассеяния трансформатора, тогда как межфазные нагрузки вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление намагничивания, которое в 100-1000 раз больше, чем утечка реактивное сопротивление.
Резервуар с перегретым трансформатором
При определенных обстоятельствах трехфазный трансформатор, подключенный к Y-Y, может вызвать сильный перегрев бака, который может быстро разрушить трансформатор. Это обычно происходит с открытой фазой в первичной цепи и нагрузкой во вторичной цепи.
Из-за возбуждения сердечника в неисправном состоянии
Если в первичной цепи происходит замыкание фазы на землю с заземленной первичной нейтралью, то напряжение между фазой и нейтралью на неповрежденных фазах увеличивается до 173% от нормального напряжения.Это почти наверняка приведет к чрезмерному возбуждению сердечника, с сильно увеличенными токами намагничивания и потерями в сердечнике.
Если нейтрали первичной и вторичной обмоток выведены, то из-за замыкания фазы на землю во вторичной цепи ток первичной обмотки протекает в первичной цепи. Защита от замыкания на землю в нейтрали первичной цепи может затем работать при неисправностях во вторичной цепи
Нейтральное смещение
Если нагрузка на вторичной стороне несбалансирована, то производительность этого соединения неудовлетворительная, тогда возможно смещение нейтральной точки.Чтобы предотвратить это, точка звезды первичной обмотки должна быть подключена к точке звезды генератора.
Искажение вторичного напряжения
Даже если звезда или нейтральная точка первичной обмотки заземлены, третья гармоника, присутствующая в напряжении генератора, может появиться на вторичной стороне. Это вызывает искажения в напряжениях вторичной фазы.
Перенапряжение при малой нагрузке
Наличие третьей (и другой нулевой последовательности) гармоники в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке.
Сложность в координации охраны грунта
В Y-Y трансформаторе короткое замыкание на землю приводит к возникновению тока первичного замыкания на землю, что затрудняет координацию.
Увеличьте напряжение здоровой фазы при замыкании фазы на землю.
Если замыкание между фазой и землей происходит в первичной цепи с заземленной первичной нейтралью, то напряжение между фазой и нейтралью в фазе замыкания ООН увеличивается до 173% от нормального напряжения.
Если нейтрали первичной и вторичной обмоток выведены, то из-за замыкания фазы на землю во вторичной цепи ток первичной обмотки протекает в первичной цепи.
Отключение T / C при неисправности линии заземления
Все гармоники будут распространяться через трансформатор, путь тока нулевой последовательности непрерывен через трансформатор, одно повреждение линии-земля отключит трансформатор.
Подходит для трансформатора с сердечником типа
Напряжение и ток третьей гармоники отсутствуют при таком типе соединения с трехфазной проводной системой. или тип оболочки трехфазных модулей, напряжение фазы третьей гармоники может быть высоким. Этот тип подключения больше подходит для трансформаторов с сердечником.
Приложение
Этот тип трансформаторов используется редко из-за проблем с несбалансированными нагрузками.
Это экономично для малых высоковольтных трансформаторов , так как число витков на фазу и требуемая изоляция меньше.
,Обзор соединения трансформатора Delta-Star
Фирменная табличка трансформатора Delta-Star GE
Delta-Star Подключение трансформатора
В этом типе соединения первичная подключена по схеме дельта , а вторичный ток подключен к звезда .
Delta-Star Подключение трансформатора
Основное использование этого соединения — повышение напряжения, то есть в начале системы передачи высокого напряжения.Можно отметить, что имеется фазовый сдвиг на 30 ° между напряжением первичной линии и напряжением вторичной линии как ведущим.
Сдвиг фазы на 30 ° между напряжением первичной линии и напряжением вторичной линии
Ключевые точки
- В качестве основного в дельте подключен:
- Напряжение в сети на первичной стороне = фазное напряжение на первичной стороне.
- Теперь коэффициент преобразования (K) = напряжение вторичной фазы / напряжение первичной фазы
- Напряжение вторичной фазы = K X Напряжение первичной фазы.
- как вторичный в Star подключен
- Напряжение в сети на вторичной стороне = √3 X Напряжение фазы на вторичной стороне. Итак,
- Напряжение в сети на вторичной стороне = √3 X K X Напряжение первичной фазы.
- Напряжение линии на вторичной стороне = √3 X K X Напряжение первичной линии.
- С +30 градусов или -30 градусов фазового сдвига между напряжением вторичной фазы и напряжением первичной фазы
Преимущества соединения Delta-Star
Площадь поперечного сечения обмотки на первичной стороне меньше:
На первичной стороне из-за треугольного соединения требуемое сечение обмотки меньше.
Используется в трехфазной четырехпроводной системе:
На вторичной стороне имеется нейтраль, благодаря которой она может использоваться для трехфазной четырехпроводной системы питания.
Нет искажений вторичного напряжения:
Нет искажений из-за компонентов третьей гармоники.
Обработка большой несбалансированной нагрузки:
С большими несбалансированными грузами можно справиться без каких-либо затруднений.
Заземление изоляции между первичным и вторичным:
Предполагая, что нейтраль вторичной цепи, соединенной Y, заземлена, нагрузка, соединенная между фазой и нейтралью или замыканием между фазой и землей, создает два равных и противоположных тока в две фазы в первичной цепи без нулевого тока заземления в первичной цепи.
Следовательно, в отличие от соединения Y-Y, замыкания между фазой и землей или дисбаланс тока во вторичной цепи не влияют на защитное реле заземления, приложенное к первичной цепи. Эта функция обеспечивает правильную координацию защитных устройств и является очень важным соображением при проектировании.
Нейтраль заземленного Y иногда называется группой заземления, поскольку она обеспечивает локальный источник тока заземления на вторичной обмотке, который изолирован от первичной цепи.
Подавление гармоник:
Ток намагничивания должен содержать нечетные гармоники, чтобы индуцированные напряжения были синусоидальными, а третья гармоника является доминирующей гармонической составляющей. В трехфазной системе токи третьей гармоники всех трех фаз находятся в фазе друг с другом, потому что они являются токами нулевой последовательности. В соединении трансформатора Y-Y единственный путь для тока третьей гармоники — через нейтраль.
Однако в соединении ∆ -Y токи третьей гармоники, будучи равными по амплитуде и фазе друг с другом, могут циркулировать по траектории, образованной обмоткой, подключенной к ∆.То же самое верно и для других гармоник нулевой последовательности.
Банк заземления:
Он обеспечивает локальный источник тока заземления на вторичной обмотке, который изолирован от первичной цепи. Предположим, что незаземленный генератор питает простую радиальную систему через Δ-Y трансформатор с заземленной нейтралью на вторичной обмотке, как показано на рисунке. Генератор может подавать однофазную на нейтраль нагрузку через заземленный Y-трансформатор.
Давайте сошлемся на сторону низковольтного генератора трансформатора как вторичную сторону и сторону высоковольтной нагрузки трансформатора как первичную.Обратите внимание, что каждая первичная обмотка магнитно связана с вторичной обмоткой.
Обмотки с магнитной связью тянутся параллельно друг другу:
Обмотки с магнитной связью
По второму закону трансформатора ток нагрузки между фазой и землей в первичной цепи отражается как ток во вторичной обмотке A-C. Никакие другие токи не должны протекать в обмотках A-C или B-C на стороне генератора трансформатора, чтобы сбалансировать ампер-витки.
Легкое реле заземления:
Защитное реле проще НАМНОГО проще на треугольном трансформаторе, поскольку замыкания на землю на вторичной стороне изолированы от первичной, что значительно упрощает координацию. Если имеется обратное реле на трансформаторе дельта-звезда, можно предположить, что любой ток нулевой последовательности связан с первичным замыканием на землю, что обеспечивает очень чувствительную защиту от замыкания на землю.
В случае двойного замыкания замыкание на землю с нижней стороны вызывает ток первичного замыкания на землю, что затрудняет координацию.На самом деле, защита от замыкания на землю является одним из основных преимуществ дельта-звеньев.
Недостатки соединения Delta-Star
В этом типе подключения вторичное напряжение не совпадает по фазе с первичным. Следовательно, невозможно управлять этим соединением параллельно с трансформатором со связью звезда-звезда или треугольник-треугольник.
Одна проблема, связанная с этим соединением, заключается в том, что вторичное напряжение смещено на 30 0 относительно первичного напряжения.Это может вызвать проблемы при параллельном подключении трехфазных трансформаторов, поскольку вторичные напряжения трансформаторов должны быть синфазными, чтобы быть параллельными. Поэтому мы должны обратить внимание на эти сдвиги.
Если вторичная обмотка этого трансформатора должна быть параллельна вторичной обмотке другого трансформатора без сдвига фазы, возникнет проблема.
Приложения
Обычно используется в повышающем трансформаторе
Как, например, в начале линии передачи HT.В этом случае нейтральная точка стабильна и не будет плавать в случае несбалансированной нагрузки. Нет искажения потока, потому что существование -соединения позволяет путь для компонентов третьей гармоники.
Коэффициент линейного напряжения в √3 раза превышает коэффициент поворота трансформатора, а вторичное напряжение опережает первичное на 30 °. В последние годы эта схема стала очень популярной для распределительной системы, поскольку она обеспечивает 3-х, 4-х проводную систему.
Обычно используется в коммерческих, промышленных и жилых районах с высокой плотностью размещения
Поставлять трехфазные распределительные системы.
В качестве примера можно привести распределительный трансформатор с первичной обмоткой треугольника, работающей на трех фазах 11 кВ без нейтрали или заземления, и вторичной обмоткой звезда (или звезда), обеспечивающей трехфазное питание при 400 В, с внутренним напряжением 230 в наличии. между каждой фазой и заземленной нейтральной точкой.
Используется в качестве генератора трансформатора
Соединение трансформатора ∆-Y универсально используется для подключения генераторов к системам передачи по двум очень важным причинам.
Прежде всего, генераторы обычно оснащены чувствительной защитой от замыканий на землю. Трансформатор ∆-Y является источником токов заземления для нагрузок и неисправностей в системе передачи, однако защита от замыканий на землю генератора полностью изолирована от токов заземления на первичной стороне трансформатора.
Во-вторых, вращающиеся машины могут быть буквально.
,