Группа соединения обмоток двухобмоточного трансформатора

 

Группа соединения обмоток трансформатора характеризует сдвиг по фазе вектора линейных напряжений первичной обмотки и вектора линейных напряжений вторичной обмотки в режиме холостого хода. Группу соединения трансформаторного оборудования определяют либо экспериментально по осциллограммам фазных или линейных напряжений, которые непосредственно сняты с первичной и вторичной обмотки трансформатора, либо теоретически - по векторной диаграмме линейных напряжений.

Векторная диаграмма – это способ представления меняющихся синусоидальных величин при помощи направленных отрезков – векторов на прямоугольной плоскости. В общем случае вектор характеризуется величиной, начальной фазой (угол сдвига относительно другой величины) инаправлением. Следует отметить, что при использовании векторов для отображения процессов в электроэнергетической системе в качестве «величины вектора» могут использоваться как действующие, так и амплитудные значения измеряемой величины.

Построение векторной диаграммы для трансформаторного оборудования начинают с определения положительного направления тока и напряжения в его обмотках. В качестве примера рассмотрим трансформатор, который состоит из двух обмоток расположенных на одном стержне. Начало обмотки трансформатора обозначим буквами «А» и «а», а концы обмоток обозначим буквами «X» и «х». Ток протекающей в обмотке двухобмоточного трансформатора будет создавать магнитный поток, который будет замыкаться в сердечнике трансформатора. По закону электромагнитной индукции магнитный поток в первичной и вторичной обмотке трансформатора будет создавать ЭДС. Как видно из представленного рисунка (см. рис.1) в зависимости от расположения обмоток на стержне магнитопровода трансформатора (или разной намотки обмоток) можно получить различные направления падения напряжения:

- либо одинаковое направление падения напряжения на его обмотках (например, положительное направление от «начала обмотки» к «концу обмотки»);

- либо противоположное направление падения напряжения на его обмотках (например, положительное направление в первичной обмотке - от «начала обмотки» к «концу обмотки», а во вторичной обмотке - от «конца обмотки» к «началу обмотки»).

напряжения в обмотках трансформатора в зависимости от обозначения зажимов обмотки

Рис.1. Напряжения в обмотках трансформатора в зависимости от обозначения зажимов обмотки

В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток, которые образуется сдвигом вектора напряжения на угол 30 градусов по часовой стрелке.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) соединения обмоток трансформатора получаются, если обе обмотки высшего и низшего напряжения  имеют одинаковые соединения – обе в звезду или обе в треугольник.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) соединения обмоток трансформатора получаются, если одна обмотка соединена в звезду, а другая обмотка соединена в треугольник.

Определим группу соединений для различных схем соединения трансформаторного оборудования.

Трехфазный трансформатор со схемой соединения звезда/треугольник

• В качестве первого примера рассмотрим трехфазный двухобмоточный трансформатор со схемой соединения обмоток звезда/треугольник и определенной группой соединения обмоток.

Трехфазный трансформатор с 11-ой группой соединения обмоток

Рис.2.Трехфазный трансформатор с 11-ой группой соединения обмоток

Изобразим вектора напряжения первичной обмотки на комплексной плоскости так, чтобы вектор напряжения фазы «А» был совмещен с мнимой осью, а вектора напряжения фазы «В» и фазы «С» сдвинуты по часовой стрелке на угол 120 градусов. Вектор напряжения на вторичной обмотке совпадает по направлению с вектором напряжения на первичной обмотке.

Векторная диаграмма напряжений трансформатора с 11-ой группой соединения обмоток

Рис.3.Векторная диаграмма напряжений трансформатора с 11-ой группой соединения обмоток

Так как вторичная обмотка соединена в треугольник, то в каждой фазе вторичной  обмотки наводится линейное напряжение, которое определяется по второму закону Кирхгофа как разность фазных напряжений:

Для определение группы соединения обмоток необходимо достроить вектор линейного напряжения первичной обмотки   и определить угол между вектором линейного напряжения первичной обмотки  и вектором линейного напряжения вторичной обмотки  при условии обхода по часовой стрелке. Для рассматриваемого случая угол между векторами напряжения составляет 330 градусов, что соответствует 11-ой группе соединения обмоток двухобмоточного трансформатора.

• В качестве второго примера рассмотрим трехфазный двухобмоточный трансформатор со схемой соединения обмоток звезда/треугольник и определенной группой соединения обмоток.

Трехфазный трансформатор с 1-ой группой соединения обмоток

Рис.4.Трехфазный трансформатор с 1-ой группой соединения обмоток

Изобразим вектора напряжения первичной обмотки на комплексной плоскости так, чтобы вектор напряжения фазы «А» был совмещен с мнимой осью, а вектора напряжения фазы «В» и фазы «С» сдвинуты по часовой стрелке на угол 120 градусов. Вектор напряжения на вторичной обмотке совпадает по направлению с вектором напряжения на первичной обмотке.

Векторная диаграмма напряжений трансформатора с 1-ой группой соединения обмоток

Рис.5.Векторная диаграмма напряжений трансформатора с 1-ой группой соединения обмоток

Так как вторичная обмотка соединена в треугольник, то в каждой фазе вторичной  обмотки наводится линейное напряжение, которое определяется по второму закону Кирхгофа как разность фазных напряжений:

Для определение группы соединения обмоток необходимо достроить вектор линейного напряжения первичной обмотки   и определить угол между вектором линейного напряжения первичной обмотки  и вектором линейного напряжения вторичной обмотки  при условии обхода по часовой стрелке. Для рассматриваемого случая угол между векторами напряжения составляет 30 градусов, что соответствует 1-ой группе соединения обмоток двухобмоточного трансформатора.

Следует отметить, что нормативно-техническая документация (ГОСТ 11677-85) предусматривает изготовление трехфазных двухобмоточных трансформаторов двух групп соединения обмоток: 0-ая и 11-ая группа. Однако на практике в эксплуатации может встретится трансформатор с любой группой соединения обмоток из-за ошибок при монтаже трансформатора или ошибок, выполненных при ремонте оборудования без вскрытия трансформатора. Для исключения подобного рода ошибок, а также для осуществления проверки согласованности соединяемых фаз всех элементов трехфазной цепи выполняют фазировку трансформатора перед его включением, которая позволяет опытным путем определить чередование и одноименность фаз.

 

Для того, чтобы добавить Ваш комментарий к статье, пожалуйста, зарегистрируйтесь на сайте.