ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Цель работы – ознакомиться с конструкцией и принципом действия трехфазных трансформаторов. Путем снятия электрических характеристик исследовать работу трансформатора.

Теоретические сведения

Трехфазный трансформатор чаще всего выполняется на трехстержневом сердечнике (рис. 2.1). На каждом стержне размещаются обмотки высшего и низшего напряжения одной фазы. Стержни соединяются между собой ярмом снизу и сверху.

Начала фаз обмотки высшего напряжения обозначаются буквами А, В, С (или С1, С2, С3), а концы фаз – X, Y, Z ( или С4, С5, С6). Если обмотка высшего напряжения имеет выведенную нулевую точку, то ее вывод обозначают цифрой 0. Для выводов обмотки низшего напряжения применяются обозначения малыми буквами, например a, b, c, x, y, z.

Рисунок 2.1 – Конструкция трансформатора

 Как первичные так и вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены  звездой   (символ Y  или  Y₀  при  выведенной  нулевой   точке, 

рис. 2.2а и 2.2б) или треугольником (символ ∆, рис. 2.2в).  При соединении обмоток звездой концы (или начала) трех фаз соединяются в общей точке, образуя нейтральную или нулевую точку, а свободные выводы начал (или концов) трех фаз подключаются к трем фазам питающей сети или к потребителю энергии (нагрузке). При соединении обмоток в треугольник начало первой фазы соединяется с концом второй, начало второй фазы соединяется с концом третьей, начало третьей фазы соединяется с концом первой. Точки соединения начала одной фазы с концом другой подключаются к трем фазам питающей сети или к потребителю энергии (нагрузке).

Напряжение на обмотке трансформатора называется фазным U_Ф, а  напряжение между двумя линейными проводами, соединяющими трансформатор с питающей сетью или нагрузкой, – линейным напряжением  U_л. Соответственно ток в обмотке трансформатора называется фазным I_Ф, а ток в линейном проводе – линейным I_л.

                 а                                     б                                       в

Рисунок 2.2 - Схемы соединения обмоток трехфазного трансформатора

При соединении обмоток звездой I_Ф = I_л , U_л = U_Ф, а при соединении обмоток треугольником U_Ф = U_л, I_л =  I_Ф,

Возможны следующие варианты соединений первичных и вторичных обмоток трансформатора: Y/Y (рис. 2.3а), Y/∆ (рис. 2.3б), ∆/∆ (рис. 2.3в), ∆/Y (рис. 2.3г).

     а                           б                             в                              г

Рисунок 2.3 - Схемы соединения первичных и вторичных обмоток трехфазного трансформатора

Отношение фазных напряжений на первичной и вторичной обмотках определяется  коэффициентом трансформации n. , где  или  если коэффициент магнитной связи между обмотками .

  Для групп Y/Y и ∆/∆ отношение линейных напряжений на первичной и вторичной обмотках равно коэффициенту трансформации, то есть

                                                .                                           (2.1)

 При соединении Y/∆

                                                 ,                                               (2.2)

а при соединении ∆/Y

                                            .                                       (2.3)

Таким образом при переключении первичных обмоток со схемы ∆ на схему Y линейное вторичное напряжение уменьшится в раз, а при переключении вторичных обмоток со схемы ∆ на схему Y линейное вторичное напряжение увеличится в раз. При одновременном переключении первичных и вторичных обмоток со схемы ∆ на схему Y линейное вторичное напряжение трансформатора в режиме холостого хода не изменится. Однако следует учитывать, что эквивалентное сопротивление обмоток трансформатора при этом увеличится примерно в три раза. Если трансформатор выполнен с разнесенными первичными и вторичными обмотками то это приведет к значительному возрастанию крутизны наклона внешних вольт-амперных характеристик трансформатора и снижению коэффициента мощности.

Активная мощность, потребляемая трансформатором при симметричной нагрузке

                                  ,                                            (2.4)

а полная мощность

                                           .                                                (2.5)