Trójfazowe połączenia transformatorowe

Trójfazowy transformator składa się z trzechtransformatory oddzielne lub połączone z jednym rdzeniem. Pierwotny i wtórny transformatora mogą być niezależnie połączone w gwiazdę lub deltę. Istnieją cztery możliwe połączenia dla 3-fazowego banku transformatorów.

1. Połączenie Δ - Δ (Delta - Delta)
2. Υ - Υ (Star - Star) Połączenie
3. Połączenie Δ - Υ (Delta - Star)
4. Υ - Połączenie Δ (gwiazda - delta)

Wybór połączenia trójfazowegotransformator zależy od różnych czynników, takich jak dostępność neutralnego połączenia dla ochrony uziemienia lub połączeń obciążenia, izolacja od naprężeń gruntowych i napięciowych, dostępność ścieżki dla przepływu trzeciej harmonicznej itp. Różne typy połączeń wyjaśniono poniżej .

1. Połączenie Delta-Delta (Δ-Δ)

Połączenie delta-trójkąt trzech identycznych transformatorów jednofazowych pokazano na poniższym rysunku. Uzwojenie wtórne a₁za₂ odpowiada uzwojeniu pierwotnemu A₁ZA₂i mają taką samą biegunowość. Biegunowość terminala za złączony za₁ i do₂ jest taki sam jak łączenie ZA₁ i do₂. Poniższy rysunek przedstawia wykres wskazówkowy dla opóźnionego współczynnika mocy cosφ.

Prąd magnesowania i napięcie spadająimpedancje zostały zaniedbane. W stanie zrównoważonym prąd linii jest √3 razy większy od prądu uzwojenia fazy. W tej konfiguracji odpowiednie napięcie linii i fazy jest identyczne pod względem wielkości zarówno po stronie pierwotnej, jak i wtórnej.

Wtórne napięcie międzyfazowe jest w fazie z pierwotnym napięciem linia-do-linii ze stosunkiem napięcia równym stosunkowi zwojów.

Jeśli połączenie uzwojeń fazowych jestodwrócona z obu stron, różnica faz 180 ° jest uzyskiwana pomiędzy systemem pierwotnym i wtórnym. Takie połączenie jest znane jako połączenie 180º.

Połączenie delta-delta z przesunięciem fazowym 180ºjest pokazany na rysunku poniżej. Wykres wskazowy transformatora trójfazowego wykazał, że napięcie wtórne jest w fazie przeciwstawnej do napięcia pierwotnego.

Transformator delta-delta nie wiąże się z przesunięciem fazowym i problemami z niezrównoważonymi obciążeniami lub harmonicznymi.

Zalety połączenia delta-delta transformatora

Oto zalety konfiguracji transformatorów delta-delta.

1. Transformator delta-delta jest zadowalający dla zbalansowanego i niezrównoważonego obciążenia.
2. Jeśli jeden transformator ulegnie awarii, pozostałe dwa transformatory będą nadal dostarczać zasilanie trójfazowe. Nazywa się to otwartym połączeniem delta.
3. Jeśli obecne są trzecie harmoniczne, krąży po zamkniętej ścieżce i dlatego nie pojawia się na fali napięcia wyjściowego.

Jedyną wadą połączenia delta-delta jest to, że nie ma przewodu neutralnego. To połączenie jest przydatne, gdy ani pierwotne, ani wtórne nie wymagają przewodu neutralnego, a napięcie jest niskie i umiarkowane.

2. Połączenie Star-Star (Υ-Υ) transformatora

Połączenie gwiazd w trzech identycznychtransformator jednofazowy na każdym z pierwotnych i wtórnych transformatorów pokazano na rysunku poniżej. Wykres fazorowy jest podobny jak w przypadku połączenia w trójkąt.

Prąd fazowy jest równy prądowi linii,i są w fazie. Napięcie sieciowe jest trzykrotnie wyższe od napięcia fazowego. Między napięciem fazowym a fazowym występuje separacja fazowa 30º. Przesunięcie fazowe o 180º między pierwotnym i wtórnym transformatora pokazano na rysunku powyżej.

Problemy związane z połączeniem Star-Star

Połączenie w gwiazdę ma dwa bardzo poważne problemy. Oni są

1. Połączenie Y-Y nie jest zadowalające dlaniewyważenie obciążenia przy braku połączenia neutralnego. Jeśli przewód neutralny nie jest dostarczony, napięcia fazowe stają się poważnie niewyważone, gdy obciążenie jest niezrównoważone.
2. Połączenie Y-Y zawiera trzecią harmoniczną,W warunkach zrównoważonych te harmoniczne są równe pod względem wielkości i fazy z prądem magnesującym. Ich suma na neutralnym połączeniu gwiazdowym nie jest zerem, a zatem zniekształci falę strumienia, która wytworzy napięcie o harmonicznych w każdym z transformatorów

Problemy z niezrównoważoną i trzecią harmoniczną połączenia Y-Y można rozwiązać, używając stałego uziemienia przewodu neutralnego i zapewniając uzwojenia trzeciorzędowe.

3. Połączenie Delta-Star (Δ-Υ)

Połączenie Y-Y transformatora trójuzwojeniowego pokazano na poniższym rysunku. Napięcie linii pierwotnej jest równe napięciu fazy wtórnej. Relacja między napięciami wtórnymi wynosi V_LS= √3 V_PS.

Schemat wskazujący połączenie Y-Y transformatora trójfazowego pokazano na poniższym rysunku. Z wykresu wskazowego wynika, że ​​napięcie fazy wtórnej V_na prowadzi do pierwotnego napięcia fazowego V_NA o 30 °. Podobnie V_bn prowadzi V_BN o 30º i V_cn prowadzi V_CN o 30º. Połączenie to nazywane jest również połączeniem + 30º.

Odwracając połączenie po obu stronach, można dokonać napięcia systemu wtórnego, aby opóźnić system podstawowy o 30 °. Tak więc połączenie nazywa się połączeniem -30 °.

4. Połączenie gwiazda-delta (Υ-Δ)

Połączenie gwiazda-trójkąt trójfazowytransformator pokazano na rysunku powyżej. Napięcie w linii pierwotnej jest √3 razy większe od napięcia fazy pierwotnej. Napięcie linii wtórnej jest równe napięciu fazy wtórnej. Stosunek napięcia każdej fazy wynosi

W związku z tym stosunek napięcia linii do linii w połączeniu Y-∆

Pokazany jest diagram wskazówkowy konfiguracjina powyższym rysunku. Między odpowiednim napięciem fazowym występuje przesunięcie fazowe o 30 odprowadzeń. Podobnie, istnieją 30 ° odprowadzenia pomiędzy odpowiednim napięciem fazowym. W ten sposób połączenie nazywa się połączeniem + 30º.

Faza pokazuje połączenie gwiazda-trójkąttransformator do przesunięcia fazowego o 30 ° opóźnienia. To połączenie nazywa się - połączenie 30 °. To połączenie nie ma problemu z niezrównoważonym obciążeniem i trzecimi harmonicznymi. Połączenie w trójkąt zapewniało zrównoważoną fazę po stronie Y i zapewniało zrównoważoną ścieżkę dla obiegu trzeciej harmonicznej bez użycia przewodu neutralnego.

Połączenie otwarte delta lub V-V

Jeśli jest jeden transformator połączenia delta-deltauszkodzone lub przypadkowo otwarte, wówczas uszkodzony transformator jest usuwany, a pozostały transformator nadal działa jako bank trójfazowy. Rating banku transformatorów jest zredukowany do 58% wartości rzeczywistego banku. Jest to znane jako delta otwarta lub delta V-V. Zatem w transformatorze z uzwojeniem otwartym stosowane są dwa transformatory zamiast trzech dla pracy 3-fazowej.

Niech V_ab, V_pne i V_ca być napięciem przyłożonym do pierwotnego uzwojenia transformatora. Napięcie indukowane w wtórnym transformatorze lub na uzwojeniu pierwszym to V_ab. Napięcie indukowane na uzwojeniu dolnym niskiego napięcia wynosi V_pne. Nie ma uzwojenia między punktami a i c. Napięcie można znaleźć przez zastosowanie KVL wokół zamkniętej ścieżki składającej się z punktu a, b oraz c. A zatem,

Pozwolić,

Gdzie V_str jest wielkością linii po stronie pierwotnej.

Zastępując wartość V_ab i V_pne w równaniu dostajemy

V_ca ma taką samą wielkość w stosunku do napięcia na zaciskach wtórnych i 120 ° w czasie od obu z nich. Zrównoważone trójfazowe napięcie sieciowe wytwarzało zrównoważone napięcie trójfazowe po stronie wtórnej.

Jeśli trzy transformatory są podłączonekonfiguracja delta-delta i dostarczają znamionowe obciążenie, a jeśli połączenie stanie się transformatorem V-V, prąd w każdym uzwojeniu fazy zostanie zwiększony o √3 razy. Pełny prąd linii płynie w każdym z dwóch uzwojeń fazowych transformatora. Zatem każdy transformator w systemie V-V jest przeciążony o 73,2%.

Należy zauważyć, że obciążenie należy zmniejszyć o times3 razy w przypadku otwartego transformatora połączonego w trójkąt. W przeciwnym razie może dojść do poważnego przegrzania i awarii dwóch transformatorów.