3.2. Режимы работы трансформаторов однофазной системы тока

Холостой ход трансформатора осуществляется по схеме, показанной на рис. 39. Поскольку вторичная обмотка ра­зомкнута, I₂ = 0 и Р₂=U₂ I₂ Сosφ₂ = 0.

Режим короткого замыкания трансформатора осуществляется замыканием вторичной обмотки накоротко, как это показано на рис. 42.

При таком режиме токи в обмотках достигают опасных 10÷20-кратных значений относительно номи­нальных. Для проведения опытного короткого замыкания к пер­вичной обмотке подводят такое пониженное напряжение, при котором токи в обмотках трансформатора не превышают номи­нальных значений. Это напряжение U_K называют напряжением короткого замыкания и выражают в процентах по отношению к номинальному. КПД трансформаторов б ольшой мощности достигает 98÷99 %.

В процессе эксплуатации трансформаторов часто возникает не­обходимость их параллельной работы на общие шины потребле­ния. В этом случае их первичные обмотки присоединяются к ши­нам первичного напряжения, а вторичные — к шинам вторичного.

Нетрудно видеть, что для включения первичные и вторичные напряжения трансформаторов должны быть одинаковыми. Это и есть первое условие обеспечения их параллельной работы.

Вторичные обмотки должны быть сфазированы так, чтобы мгновенная полярность на их зажимах совпадала. В противном случае могут возникнуть недопустимые уравнительные токи, что приведет к выходу трансформаторов из строя. Это второе условие параллельной работы.

Третье условие сводится к тому, что коэффициенты трансфор­мации должны быть одинаковыми, в противном случае возникнут уравнительные токи. Однако допустимая разница коэффициентов не должна превышать 0,5—1 %.

Четвертое условие — напряжения короткого замыкания дол­жны быть одинаковы. Несоответствие напряжений короткого за­мыкания приведет к перегрузке одного и недогрузке другого трансформатора. Отклонения допускаются не более чем на ±10%.

Все вышеназванные условия сохраняют свое значение, кроме того, должно выполняться требование аналогичности соединения групп обмоток трехфазных трансформаторов, о которых будет рассказано в следующем параграфе.

3.3. Трансформаторы трехфазной системы тока

Из трех однофазных трансформаторов, обмотки которых сое­динены определенным образом, можно получить трехфазный. На рис. 46,а показано соединение обмоток трех однофазных трансформаторов в виде шестистержневого трехфазного, а на рис. 46,б — в виде трехстержневого трехфазного трансформатора.

Первое соединение используется достаточно редко, второе имеет широкое применение. Такие трансформаторы называются стерж­невыми.

П омимо названных видов трехфазных трансформаторов при­меняются также броневые — три однофазных трансформатора с объединенной магнитной системой. Обмотки трехфазных транс­форматоров бывают концентрические и чередующиеся.

Фазные обмотки могут соединяться треугольником Δ, звез­дой Y или в зигзаг. Согласно стандарту начальные зажимы об­моток высшего напряжения обозначаются буквами А, В и С, низ­шего — a, b и с. Конечные зажимы обмоток высшего напряжения обозначаются буквами X, Y, Z, а низшего — х, у, z. Вывод нулевой точки обо­значается буквой О.

В силовых трансформаторах применяются следующие соединения: Y/Y-0; Y/Y₀-0; Y/Δ-11; Δ/Δ - О. Масляные силовые трансформаторы имеют соединения: Y/Yo-0; Y/Δ-11; Y₀/Δ-11.

В приведенных обозначениях числитель показывает соединение обмоток высшего, а знаменатель — низшего напряжения. Цифра указывает величину фазового сдвига между линейными напряже­ниями первичных и вторичных обмоток трансформатора: каждая единица цифровой характеристики группы соединения соответст­вует фазовому углу в 30° (рис. 47). Например, для группы Y/Y—О угол сдвига равен 360°, т.е. линейные значения первичных и вторич­ных напряжений совпадают по фазе.

Цифровое обозначение группы соединения обмоток трехфаз­ного трансформатора, как показано на рис. 47, можно получить с помощью правила часов.

Для определения группы соединения обмоток часовую стрелку, установ­ленную на цифре 12, совмещают с направлением вектора линей­ного напряжения первичной обмотки, а минутную поворачивают до тех пор, пока ее направление не совпадет с направлением век­тора линейного напряжения вторичной обмотки.

Цифра, на кото­рую указывает минутная стрелка, и будет соответствовать цифро­вой характеристике группы.

В установках с трехфазными трансформаторами потребители электроэнергии подключаются таким образом, чтобы нагрузка о т­дельных фаз была примерно одинаковой — симметричной.

При симметричной нагрузке работа трехфазного трансформатора аналогична работе однофазного под нагрузкой. При активной нагрузке выходное напряжение трехфазного трансформатора изменяется незначительно, при индуктивной — в большей сте­пени, что и иллюстрирует рис. 48.

При недогрузке трансформатора его на­магничивающий ток снижает коэффициент мощности и вызывает относительное увеличение как реактивной мощности, так и изме­нений вторичного напряжения. Наилучшие условия работы транс­форматора будут при полной загрузке.

Все, что было сказано о режиме короткого замыкания одно­фазного трансформатора, применимо и к трехфазному.

Следует обратить особое внимание на то, что при неравномер­ной нагрузке фаз трехфазного трансформатора электромагнитные процессы в нем значительно усложняются. Это может, например, при соединении вторичной обмотки в звезду привести к значитель­ному увеличению вторичного напряжения недогруженных фаз (даже до значения линейного напряжения). Такое повышение напряжения вредно сказывается на включенных потребителях и изоляции обмоток трансформатора.

На рис. 49 показан трехфаз­ный масляный силовой трансформатор на 320 кВ-А.