Схемы и группы соединений обмоток

Принятые ГОСТ схемы соединений обмоток трехфазных 2-х обмоточных трансформаторов показаны на рисунке 2. Начала и концы об­моток ВН и НН обозначены согласно сказанному выше.

При построении диаграмм линейные напряжения обмотки ВН (штри­ховые линии на рис. 2) изображаются во всех случаях равносто­ронними треугольниками напряжений, причем вершины А, В и С находятся соответственно в нижнем левом углу, в верхнем углу и в нижнем правом углу. При этом, говоря о работе трансформаторов, мы должны" заранее предусмотреть возможность их параллельной работы, при которой могут быть соединены между собой только равно-потенциальные зажимы. Поэтому одного указания на способ соеди­нения обмоток трансформатора недостаточно; необходимо еще указа­ние на угол сдвига α между первичным и вторичным линейными на­пряжениями, в соответствии с чем определяется группа, к которой принадлежит трансформатор.

Рисунок 2. Схемы соединений обмоток

3-х фазных 2-х обмоточных трансформаторов

Покажем, что угол α зависит от а) на­правления, в котором намотана обмотка; б) способа обозначения за­жимов обмоток, т. е. их маркировки, и в) способа соединения обмоток трехфазных трансформаторов.

Выясним сначала влияние двух первых факторов на примере одно­фазного трансформатора.

Рисунок 3. Угол сдвига векторов э.д.с. в зависимости от направления намотки и обозначения зажимов обмотки

Будем считать, что верхняя обмотка транс­форматора на рисунке 3, (а) явля­ется его первичной обмоткой, а нижняя – вторичной. Пред­положим, что обе обмотки на­мотаны в одну и ту же сторону и что их верхние зажимы при­няты за начала обмоток и обо­значены буквами А и а, а ниж­ние зажимы X и х – за концы обмоток.

Так как обе обмотки транс­форматора располагаются на одном и том же стержне и про­низываются одним и тем же основным потоком, то в нашем случае наводимые в обмотках э. д. с. имеют в любой момент времени одинаковое направление отно­сительно зажимов обмоток, например от конца X к началу А в пер­вичной обмотке и от конца х к началу а во вторичной обмотке. Соответственно этому напряжения U₁ и U₂ на зажимах первичной обмотки и вторичной, приведенной к первичной, обмотки трансфор­матора совпадают по фазе и изображаются двумя векторами и , равными по величине и одинаково направленными (рис. 3, б).

Если первичная и вторичная обмотки намотаны в разные стороны, но сохраняют те же обозначения зажимов, что и на рис. 3 (а), то, как это можно видеть на рис. 3 (в), напряжения U₁ и U₂ отно­сительно зажимов первичной и вторичной обмоток направлены в раз­ные стороны, например от X к А в первичной обмотке и от а к х во вто­ричной обмотке. Соответственно этому напряжения U₁ и U₂ должны быть изображены, векторами и , направленными в разные сто­роны (рис. 3, г).

Мы получили бы такой же результат, если бы, оставив тот же способ намотки обмоток, что и на рисунке 3, (а), изменили маркировку вторичной обмотки, поменяв местами обозначения ее зажимов (соот­ветствующие буквы поставлены в скобках на рис. 3, а). В этом случае первичное напряжение было бы направлено в одну сторону, например, от зажима X к зажиму А, а вторичное напряжение в дру­гую – от зажима а к зажиму х.

Таким образом, принимая вектор первичного напряжения за
исходный, мы можем сказать, что вектор вторичного напряжения
однофазного трансформатора либо совпадает с вектором по фазе,
либо находится с ним в противофазе; в первом случае вектор смещен
относительно вектора на угол α = 0°, а во втором – на угол
α = 180°.

Вместо того чтобы выражать угол сдвига между напряжениями в градусах, удобнее пользоваться часовым способом обо­значения угла.

Рисунок 4. Часовое обозначение группы соединений

Для этого вектор первичного линейного напряже­ния принимают за большую стрелку часов и устанавливают на цифре 12 часового циферблата, а вектор вторичного линейного напряжения принимают за малую стрелку часов и устана­вливают на циферблате соответственно положе­нию вектора относительно вектора . Если векторы и совпадают по фазе, как на Рисунке 3 (б), то малую стрелку часов мы должны установить, как и большую стрелку, на той же цифре 12 (рис. 4). Угол сдвига между стрел­ками часов равен нулю или, что одно и то же, 360° = 30° × 12. Здесь угол 30° представляет собой угол между двумя соседними цифрами ча­сового циферблата и принимается за единицу часового сдвига. Цифра 12 и определяет собой группу, к которой в данном случае принадлежит трансформатор.

Если векторы и находятся в противофазе, как на рисунке 3 (г), то малую стрелку часов мы должны установить на цифре 6 циферблата соответственно углу сдвига на 30° × 6= 180°. В этом случае группа трансформатора определяется цифрой 6.

Выясним теперь вопрос о группах трехфазных трансформаторов.

Предположим, что обе обмотки трансформатора соединены звездой, намотаны в одну и ту же сторону и имеют одинаковые обозначения зажимов. Обмотку ВН мы будем считать первичной обмоткой, а об­мотку НН – вторичной. Системы линейных и фазных первичных и вторичных напряжений предполагаются симметричными. Так как вторичная обмотка как бы повторяет первичную, то звезда ах, by и сz вторичных фазных напряжений и треугольник abc вторичных линей­ных напряжений совпадают соответственно по фазе со звездой АХ, BY и CZ и треугольником ABC фазных и линейных первичных напря­жений (рис. 5). Таким образом, угол сдвига вторичного линей­ного напряжения относительно первичного равен нулю, и, следова­тельно, трансформатор принадлежит к группе V/V— 12 (α = 0° или α = 30° × 12).

Рисунок 5. Соединение Y/Y – 12

Если мы намотаем обмотку НН в обратном направлении относи­тельно обмотки ВН или поменяем местами ее начала и концы (но не одновременно одно и другое), то при соединении обеих обмоток по-прежнему звездой треугольник напряжений abc повернется относи­тельно треугольника ABC на 180°, - т. е. на 30° × 6 (рис. 6). В этом случае вторую стрелку часов надо установить на цифре 6 циферблата (см. рис. 4). Следовательно, данное соединение об­моток относится к группе 6 и пишется в виде V/V – 6 или V/V₀ – 6.

Рассмотрим теперь соединение звезда – треугольник на рисунке 2(б). Здесь обмотка НН соединена по схеме а—х — c—z—b—у — а.

Рисунок 6. Соединение Y/Y – 6

Стороны АВ, ВС и СА треугольника напряжений ABC определяют собой линейные напряже­ния обмотки ВН, а лучи звезды того же треуголь­ника – фазные напряжения этой обмотки. Если обмот­ки ВН и НН намотаны в одном направлении и имеют одинаковые обозна­чения зажимов, то векторы фазных напряжений обеих обмоток сов­падают. Поэтому при построении треугольника abc нужно прове­сти из точки а (рис. 7), находящейся в левом нижнем углу, век­тор параллельно вектору , затем из точки с, которую нужно совместить с точкой х следует провести вектор параллельно век­тору и, наконец, из точки b, которую нужно совместить с точкой z провести вектор параллельно вектору , тем самым замыкая треугольник abc. Сопоставляя положения треугольников АВС и abc, например сторон АВ и аb, можно видеть, что второй треугольник по­вернут относительно первого по направлению вращения часовой стрелки на 330° = 30° × 11. Следовательно, данное соединение об­моток относится к группе 11 и пишется в виде Y/ Δ – 11.

Рисунок 7. Соединение Y/Δ – 11

Если бы обмотка НН была намотана в обратном направлении от­носительно обмотки ВН или мы поменяли местами ее начала и концы, то треугольник abc повернулся бы относительно треугольника АВС на 150° = 30° × 5. Следовательно, такое соединение обмоток дает группу 5 и пишется в виде Y/ Δ – 5. Нетрудно показать, что если бы мы соединили обмотку НН по схеме а—х — b—у—с — z — а, то при одинаковом направлении намотки и одинаковых обозначениях зажимов
получили бы группу Y/ Δ – 1.

Группы 12, 6, 11 и 5 считаются основными. Из них можно полу­чить ряд производных групп. Для этого нужно только переместить зажимы обмотки НН относительно зажимов обмотки ВН. На рисунке 8 (а), обе обмотки соединены звездой и одинаково намотаны, но зажимы а, b, с вторичной обмотки перемещены относительно за­жимов А, В, С первичной обмотки на угол 120°; в этом случае треу­гольник аbс повернется относительно треугольника ABC по вращению часовой стрелки на 30° × 4 = 120°, т. е. мы имеем группу соеди­нений Y/Y – 4.

Рисунок 8. Группы соединений Y/Y – 4 и Y/Y – 8

Если бы при соблюдении тех же условий мы переместили зажимы а, b, с относительно зажимов А В, С на 240° (рис. 8, б), то полу­чили бы труппу соединений Y/Y – 8.

В том случае, когда обмотка НН намотана в обратном направле­нии относительно обмотки ВН, мы получаем группы 10 и 2 соответст­венно группам 4 и 8.

Таким образом, при соединении обмоток по схеме звезда-звезда получаются все четные группы соединений. Рассуждая аналогично, нетрудно убедиться, что при соединении обмоток по схеме звезда-треугольник получаются все нечетные группы соединений.

Для построения топографических диаграмм линейных напряжений, данных трансформаторов необходимо объяснить схемы и группы соединений обмоток рисунок 9 и рисунок 10.

Рисунок 9. Схемы соединения обмоток 3-х фазного 2-х обмоточного трансформатора

для опытного определения групп соединения

Рисунок 10. Топографические диаграммы линейных напряжений

нулевой (а), шестой (б), одиннадцатой (в) и пятой (г)

Для построения топографических диаграмм выбирают масштаб напряжения mυ (мм) строят топографическую диаграмму линейных напряжений, соответствующих схеме соединения обмоток трансформаторов с учетом угла α фазового сдвига между векторами линейных напряжений ŮА.В. и Ůав. Измерив, расстояние между точками диаграммы В-в, С-с, А-а определяют напряжение ; ; ,

где mυ – масштаб напряжения, принятый при построении топографической диаграммы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: