Трехфазные трансформаторы
Это система, объединяющая три источника
переменного тока, ЭДС которых сдвинуты
друг относительно друга на
120°.Трансформирование трехфазного тока
можно осуществить тремя однофазными
трансформаторами, соединенными в
трансформаторную группу. Обмотки
первичной и вторичной цепей соединяются
одним из способов: "звезда",
"треугольник", "зигзаг".
Рассмотрим
способ соединения "звезда".
На
рисунке изображена векторная диаграмма
напряжений и условное обозначение схемы
соединения обмоток трансформатора.
Точка на схеме трансформатора обозначает
конец вектора ЭДС или начало обмотки.
При соединении звездой линейные (Iл)
и фазные токи (Iф) одинаковы, потому
что для тока, проходящего через фазную
обмотку, нет иного пути, кроме линейного
провода. Линейные напряжения (Uл)
больше фазных (Uф) в 
раза.
Соединение в звезду выполняется с нулевым выводом или без него, что является достоинством схемы соединения
Соединение в "треугольник":
При соединении
треугольником Uл =
Uф,
потому что каждые два линейных провода
присоединены к началу и концу одной из
фазных обмоток, а все фазные обмотки
одинаковы. Линейные токи Iл = 
Iф.
Мощности
при соединениях звездой и треугольником
определяются выражениями:
Полная
активная
реактивная
где - угол сдвига фаз между напряжением и током.
Соединение вторичных обмоток трансформатора в зигзаг
Соединение зигзагом применяют чтобы
нагрузку вторичных обмоток распределить
более равномерно между фазами первичной
сети, а также для расщепления фаз при
создании многопульсных выпрямителей
и в других случаях.
Для соединения
зигзагом вторичная обмотка каждой фазы
составляется из двух половин: одна
половина расположена на одном стержне,
другая - на другом. Конец полуобмотк,
например х1 соединен с концом
y2 и т.д. Начала полуобмоток а2,
в2 и с2 соединены и
образуют нейтраль. К началам а1,
в1, с1 присоединяют линейные
провода вторичной сети. При таком
соединении э.д.с. обмоток, расположенных
на разных стержнях, сдвинуты на угол
1200.
Вектор E3 является суммой двух векторов e''3 и e''1 . Вектор e''1 параллелен e'1 и противоположен по направлению. Вектор e'3 совпадает с направлением фазы с. Угол поворота j вектора ЭДС вторичной цепи по отношению к первичной зависит от соотношения витков W21/W22.
Конструкция трехфазных трансформаторов
Трехфазные трансформаторы изготавливаются в виде отдельных однофазных трансформаторов, объединенных в группу при повышенной мощности (свыше 60000 кВА). Такой тип получил название - трансформатор с раздельной магнитной системой. Трансформатор, у которого обмотки расположены на трех стержнях, называется трансформатором с объединенной магнитной системой.
В трехстержневом трансформаторе вследствие магнитной несимметрии магнитопровода, намагничивающие токи отдельных фазных обмоток не равны: намагничивающие токи крайних фаз (IОА и IОС) больше тока средней фазы (IОВ).
Д
ля
уменьшения магнитной несимметрии
трехстержневого манитопровода, т.е.
уменьшения магнитного сопротивления
потокам крайних фаз, сечение ярма делают
больше.
Коэффициент трансформации n
Автотрансформатор – трансформатор, имеющий непосредственную связь между обмотками.
Суммарное напряжение второй обмотки складывается из 2х участков.
Такой трансформатор повышающий.
С
.
.
. .
U
.
.
. .
U2=-E2+I2R2
и
. . .
. . .
I1W1= I0W1- I2W2 или I1= I0-n21I2
Номинальная мощность трансформатора:
SH=UвнIвн=(U1+U2)I2=U1I2+U2I2
Достоинства автотрансформатора заключатся в том что чем ближе коэффициент трансформации к 1, тем меньше доля ЭМ мощности в номинальной мощности автотрансформатора и его габариты и масса по сравнению с обычным трансформатором той же мощности. Понятно, что при тех же ЭМ нагрузках потери в автотрансформаторе будут меньше чем в обычном. Меньшими будут и изменения напряжения на нагрузке при изменении через нее тока.
Недостатки: В системах электропитания аппаратуры телекоммуникаций, где для нормальной работы оборудования необходимо заземлять один из полюсов нагрузки, невозможно из-за гальванической связи между обмотками.
-
Выпрямительные устройства структурная схема, классификация, основные параметры. Однофазные схемы выпрямления: однополупериодная и двухполупериодная со средней точкой трансформатора. Принцип действия, кривые напряжения и тока, основные расчетные соотношения.
Выпрямительным устройством называется статический преобразователь напряжения переменного тока в постоянный. В общем случае выпрямитель, работающий на нагрузку RH , состоит из трансформатора Т, выпрямителя (вентилей) ВЗ и сглаживающего фильтра СФ. Структурная схема:
Как видно из структурной схемы любое выпрямительное устройство может быть охарактеризовано внешними электрическими параметрами.
По входу:
[В]; 
;
f[гЦ]
[В]; 
;
f[гЦ]
-
амплитуды.
(1)
мощность (2)
По выходу:
[А]
[Вт]
(4)
-
коэффициент
пульсации
(5)
В дополнение к характеристикам по входу и выходу каждое ВУ характеризуется КПД:
(6)
ВУ, построенные на неуправляемых вентилях, классифицируются по следующим признакам:
-
характеру нагрузки – работающие на активную, емкостную и индуктивную нагрузки;
-
режиму работы нагрузки – работающие на непрерывную и импульсную нагрузки;
-
числу фаз питающей сети – однофазные и трехфазные;
-
числу фаз вторичной обмотки трансформатора – однофазные и многофазные;
-
числу используемых полупериодов напряжения – одно- и двухпоупериодные;
-
по тому, сколько раз за период работает каждая фаза вторичной обмотки трансформатора, - однотактные и двухтактные.
Простейшей
схемой выпрямителя является однофазная
однополупериодная схема. Трансформатор 
играет
двойную роль: он служит для подачи на
вход выпрямителя ЭДС 
,
соответствующей заданной величине
выпрямленного напряжения 
и
ообеспечивает гальваническую развязку
цепи нагрузки и питающей сети. Параметры,
относящиеся к цепи постоянного тока,
то есть к выходной цепи выпрямителя,
принято обозначать с индексом 
(от
английского слова direct – прямой): 
–
сопротивление нагрузки; 
–
мгновенное значение выпрямленного
напряжения; 
–
мгновенное значение выпрямленного
тока.
Благодаря односторонней проводимости вентиля ток в цепи нагрузки будет протекать только в течение одной половины периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что определяет и название этой схемы. Соотношения между основными параметрами найдем при следующих допущениях:
-
Активным и индуктивным сопротивлением обмоток трансформатора пренебрегаем;
-
Нагрузка имеет чисто активный характер;
-
Вентиль VD идеальный;
-
Током намагничивания трансформатора пренебрегаем;
-
ЭДС обмотки трансформатора синусоидальна:
,
где 
–
действующее значение
ЭДС; 
; 
.
Максимальное значение обратного напряжения на вентиле
|
|
.Величины средних значений выпрямленных напряжения и тока:
U0 = U2m/π , I0 = I2m/π
Действующее значение напряжения и точка вторичной обмотки соответственно
Ud = U2m/√2 = 2,22U0
I0 = 1,57 I0
Коэффициент формы кривой точка тока вторичной обмотки
Kf = I2 / I0
Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора
I1 = 1,21I0n
Коэффициент пульсаций, равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения равен:
|
|
.Расчетная мощность трансформатора
ST = (S1 + S2)/2, S2 = U2I2
|
Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой |
Эта схема представляет собой два
однополупериодных выпрямителя, работающих
на общую нагрузку 
и
питающихся от находящихся в противофазе
ЭДС (рис. 2.25, а) 
,
и 
.
рис.
2.25
Для
создания этих ЭДС в схеме является
обязательным наличие трансформатора 
с
двумя полуобмотками на вторичной
стороне, имеющими среднюю точку.
На рис. 2.25, б, в, г, д представлены временные диаграммы для двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой.
Постоянные составляющие выпрямленного напряжения и тока:
U0 = 2U2m/π, I0 = 2I2m/π
Действующее значение напряжения вторичной обмотки, и напряжения и тока первичной обмотки:
U2 = U2m/√2; U1 = U2/n = 1,11U0/n, I1 = 1,11I0n,
n = U2 / U1 - коэф. трансформации
Коэф. пульсации и частота пульсации:
Kп1 = U1m~/ U0 = 0,67 ; fп1 = 2fc