Последовательное соединение испытательных трансформаторов | Высоковольтное испытательное оборудование и измерения

Страница 3 из 41

Получение сверхвысоких напряжений от одного трансформатора связано с трудностями и технически целесообразно только для напряжения 500—750 кВ. Испытательные трансформаторы на напряжение 1 Мв в одной установке были сооружены еще 30 лет назад. Несмотря на успехи в изоляционной технике, в последующие годы подобные трансформаторы не строились. Для получения напряжений 500 кВ и выше применяется последовательное соединение нескольких испытательных трансформаторов. Если соединяется последовательно п трансформаторов, то напряжение на конце последней обмотки высокого напряжения при отсутствии нагрузки в цепи будет увеличено в п раз по сравнению с напряжением одного трансформатора. Имеется возможность при соответствующем конструктивном устройстве частично заменить сложную внутреннюю изоляцию трансформатора более простой внешней изоляцией на то же самое напряжение. Распределяя полное напряжение на несколько ступеней и обеспечивая необходимой изоляцией каждую ступень, можно уменьшить вес, размеры и стоимость конструкции. При последовательном соединении испытательных трансформаторов в одном трансформаторе доля активных материалов (медь, железо) сравнительно мала и обычно составляет менее 50% всегда веса трансформатора.

Конструктивное исполнение всего сооружения определяется в значительной мере способом питания первичных обмоток трансформаторов.

Рис. 1-9. Последовательное соединение испытательных трансформаторов с питанием обмоток через переходные трансформаторы.

Если питание каждого трансформатора осуществить самостоятельно от общего источника напряжения, то при заземленных баках вторичные обмотки трансформаторов должны иметь изоляцию от первичных обмоток и от бака на напряжение, возрастающее по ступеням соответственно на Uн. Ясно, что такое конструктивное исполнение сооружения, состоящего из нескольких трансформаторов, неприемлемо, так как требует устройства внутренней изоляции трансформатора последней ступени на суммарное напряжение всех ступеней.

Ниже рассматриваются практические пути решения проблемы питания первичных обмоток трансформаторов, работающих в последовательном соединении.
На рис. 1-9 изображена схема последовательного соединения испытательных трансформаторов. Первичная обмотка трансформаторов Тр-2 и Тр-3 питается через специальные переходные трансформаторы ТП-1, ТП-2 и ТП-3. Переходные трансформаторы обычно имеют коэффициент трансформации, равный единице, но изоляция между ними должна быть рассчитана на номинальное напряжение одной ступени последовательного соединения. Изоляция и конструкция основных трансформаторов (Тр-1, Тр-2, Тр-3) одинаковы. Баки и магнитопроводы трансформаторов второй и последующих ступеней должны находиться под напряжением, равным напряжению (относительно земли) предыдущей ступени. Все баки, за исключением первого, должны быть изолированы от земли соответственно на напряжения U2, %U2 и т. д. Переходные трансформаторы по весу и размерам почти не отличаются от основных и должны иметь мощность, равную мощности основного трансформатора одной ступени, включая дополнительно потери в самих переходных трансформаторах.
Нетрудно видеть, что в схеме рис. 1-9 при п последовательно соединенных трансформаторах общее количество всех трансформаторов (основных и переходных) будет равно:

а количество переходных трансформаторов

В схеме рис. 1-9 отношение общего количества необходимых трансформаторов к количеству основных трансформаторов увеличивается враз. Следовательно, в этой
схеме значительно возрастают суммарный вес, стоимость и необходимая площадь для всего сооружения.
В 1956 г. для испытательной лаборатории завода трансформаторного и рентгенотехнического оборудования в Дрездене сооружена установка на напряжение 2 250 кВ и мощность 4 950 ква. Испытательная установка состоит из трех трансформаторов каждый мощностью 1 650 ква и напряжением 6/750 кВ, соединенных последовательно, и из трех переходных трансформаторов мощностью по 1 650 ква и напряжением 6/6 кВ с изоляцией на 750 кВ. Эскиз устройства установки и электрические соединения указаны на рис. 1-10.

Рис. 1-10. Эскиз и схема соединений испытательной установки на 2 250 кВ.
Тр-1 —повышающий трансформатор 6/750 кВ, питаемый от сети 6 кВ; Тр-2-повышающий трансформатор, питаемый через переходной изолирующий трансформатор ТП-1; Тр3-повышающий трансформатор, питаемый через переходные изолирующие трансформаторы TП-2 и ТП-3.

Бак и платформа каждого основного трансформатора соединены со средней точкой своей обмотки высокого напряжения. В связи с этим трансформатор снабжен двумя вводами на напряжение 375

кВ каждый, а баки и платформы всех трансформаторов изолируются от земли соответственно на напряжения 375, 1 125, 1 875 кВ. Установка может быть использована для получения трехфазного напряжения с линейным напряжением 1 300 кВ. Общий вес всего сооружения составляет 250 т.
Питание первичных обмоток последовательно соединенных испытательных трансформаторов может осуществляться от отдельных генераторов. Так же как и в схеме рис. 1-9, испытательные трансформаторы имеют одинаковую изоляцию вторичной обмотки от бака. Первичная обмотка трансформатора первой ступени питается от одного генератора (Г1), первичная обмотка трансформатора второй ступени питается от другого генератора (Г2), изолированного от земли на напряжение первой ступени. Оба генератора имеют общий вал, приводимый во вращение электродвигателем. Часть вала, соединяющая генераторы Г1 и Г2 выполняется из изоляционного материала и должна выдерживать напряжение одной ступени. При п ступенях необходимо иметь п генераторов, соответственно изолированных один от другого и от земли. Указанный способ питания первичных обмоток последовательно соединенных трансформаторов используется при более низких напряжениях по сравнению со схемой рис. 1-9.
На рис. 1-11 дана схема соединений при автотрансформаторном способе питания первичных обмоток последовательно соединенных трансформаторов, когда часть обмотки одного трансформатора используется для питания следующей более высокой ступени. Если — напряжение, необходимое для питания первичной обмотки (низкая сторона), a U2— напряжение вторичной обмотки (высокая сторона), то, как видно из рис. 1-11, при заземлении начала вторичной обмотки первого трансформатора конец вторичной обмотки трансформатора последней ступени (точка А) будет находиться под напряжением относительно земли где п — число ступеней.
 Трансформаторы Тр-1, Тр-2, Тр-3 должны иметь три обмотки: первичную обмотку возбуждения аб, вторичную обмотку высокого напряжения бг со средней точкой в, обмотку питания трансформатора следующей ступени гд. В трансформаторе последней ступени Тр-4 третья обмотка отсутствует. В зависимости от исполнения изоляции обмоток трансформаторов их баки могут быть соединены либо с началом вторичной обмотки (точка б), либо с ее средней точкой.
В первом случае вторичная обмотка и обмотка питания следующей ступени изолируются от бака на номинальное напряжение трансформатора U2 и устраивается один ввод на полное напряжение вторичной обмотки, другой ввод — только на напряжение первичной обмотки U1.
Рис. 1-11. Автотрансформаторное питание последовательно соединенных трансформаторов.

Бак трансформатора первой ступени Тр-1 заземляется, а баки трансформаторов последующих ступеней Тр-2, Тр-3, Тр-4 должны быть изолированы от земли на напряжение

где k — порядковый номер трансформатора, считая со стороны высокого напряжения, k=1, 2, 3… ;
n —число ступеней.

Во втором случае все три обмотки трансформатора изолируются от бака на напряжение, а вводы обмоток высокого напряжения рассчитываются на напряжение Баки всех трансформаторов должны быть изолированы от земли на напряжение
Вследствие того, что в схеме рис. 1-11 питание каждого трансформатора более высокой ступени осуществляется через трансформатор предыдущей ступени, суммарная -индуктивность рассеяния больше, чем в схеме питания рас. 1-9. Так как условия работы каждого трансформатора в схеме рис. 1-11 зависят от его места в последовательном соединении, трансформаторы выполняются на разную мощность и имеют неодинаковые значения индуктивностей рассеяния. Указанные факторы приводят к неравномерному распределению полного напряжения по ступеням и значительному падению напряжения в схеме при нормальной нагрузке. Например, когда не принималось никаких мер для снижения индуктивности рассеяния, установка, состоящая из четырех последовательно соединенных трансформаторов по 250 кВ с собственной индуктивностью рассеяния 1,25% у каждого, имела падение напряжения 16,5%.

Рис. 1-12. Схема включения компенсационных обмоток в испытательном трансформаторе.

Индуктивность рассеяния трансформаторов определяется взаимным расположением обмоток. Для снижения индуктивности рассеяния необходимо увеличивать электромагнитную связь между отдельными обмотками трансформатора. С этой целью в трансформаторах иногда устраивают специальные компенсационные обмотки. Если имеются две обмотки 1 и 2 (рис. 1-12), расположенные на разных стержнях магнитопровода, то с целью уменьшения индуктивности рассеяния устраивают две компенсационные обмотки w1 и w2 причем обмотка w1 располагается на стержне обмотки 1, а обмотка w2 располагается на стержне 2. Обмотки w1 и w2 имеют одинаковое количество витков и соединяются одна с другой так, чтобы э. д. с., наводимые в них от основного потока, взаимно компенсировались. Индуктивность рассеяния обмоток 1, 2 в отсутствии обмоток w1 и w2 заменяется суммой, которая вследствие сильной электромагнитной связи обмоток 1,  w2 и обмоток 2, w2 меньше величины х1,2. Каждая из компенсационных обмоток обычно имеет число витков, равное числу витков первичной обмотки 1, и, следовательно, их мощность в сумме должна быть нс менее мощности первичной обмотки. В трансформаторах, изготовленных Московским трансформаторным заводом, снижение индуктивности рассеяния достигается расположением первичной обмотки на разных стержнях магнитопровода. Устройство компенсационных обмоток усложняет и удорожает трансформатор.
На рис. 1-13 дан эскиз испытательной установки переменного напряжения 50 Гц на 1 000 кВ и мощность 1 000 ква. Установка состоит из трех последовательно соединенных трансформаторов 2,3/333 кВ. Каждый трансформатор снабжен двумя вводами на напряжение 166 кВ, баки трансформаторов соединены со средними точками вторичных обмоток и изолированы от земли на напряжение 166, 500 и 833 кВ соответственно. Трансформаторы первой и второй ступеней имеют первичную обмотку 1, вторичную обмотку 2, две компенсационные обмотки 3 и обмотку питания следующей ступени 4. Первичная обмотка возбуждения 1, половина вторичной обмотки 2 и одна компенсационная обмотка 3 расположены на одном стержне магнитопровода, а половина вторичной обмотки 2, одна компенсационная обмотка 3 и обмотка питания трансформатора следующей ступени 4 расположены на другом стержне магнитопровода. В трансформаторе последней ступени обмотка питания 4 отсутствует. Следует, однако, заметить, что более рационально снабжать все трансформаторы обмоткой питания; это дает возможность при необходимости увеличивать число единиц в каскаде, т. е. повышать испытательное напряжение. Электрическое соединение обмоток ясно из схемы рис. 1-13. Обмотки у всех трансформаторов изолированы от бака на 166 кВ. В комплект установки включаются измерительные шары диаметром 1,5 м, регулировочный и вспомогательный трансформаторы, комплектное распределительное устройство и пульт управления. Общий вес комплекта установки около 65 т, в том числе вес отдельных трансформаторов по ступеням составляет соответственно 9,7; 8,2; 7,3 г. Установка предназначена для кратковременной работы в открытой атмосфере. Длительность непрерывной работы при полной нагрузке равна 3 ч, затем необходим перерыв в работе в течение 3 ч. При продолжительной непрерывной эксплуатации установка может работать только при 75% номинальной мощности.
 

Рис. 1-13. Эскиз испытательной установки на 1 000 кВ.

На рис. 1-14 дана фотография установки в монтажном зале завода-изготовителя. На рис. 1-15 показано устройство
испытательной установки на переменное напряжение 1 500 кВ частотой 50 Гц и мощностью 1 500 ква. Установка изготовлена Московским трансформаторным заводом. Тип установки — ИОМК-1500. Три трансформатора 6/500 кВ соединены последовательно. В отличие от установки рис. 1-15 начала обмоток высокого напряжения 2 соединены с баком трансформатора.

Рис. 1-14. Внешний вид установки на  1 000 кВ по схеме рис. 1-12.

Бак трансформатора первой ступени заземлен, другие баки изолированы от земли соответственно на 500 и 1 000 кВ. Каждый трансформатор имеет один ввод на 500 кВ и один на 6 кВ. Трансформаторы первой и второй ступеней имеют первичную обмотку возбуждения 1, вторичную обмотку 2 и обмотку питания трансформатора следующей ступени 3. В трансформаторе последней ступени обмотка питания 3 отсутствует. Во всех трансформаторах изоляция от бака вторичной обмотки 2 и обмотки питания 3 рассчитана на напряжение 500 кВ. Компенсационные обмотки в трансформаторах отсутствуют, а снижение индуктивности рассеяния достигается устройством двух первичных обмоток, соединенных параллельно и расположенных на разных стержнях магнитопровода.

Рис. 1-15. Эскиз испытательной установки на 1 500 кВ.

Обмотка питания и вторичная обмотка также расположены на разных стержнях магнитопровода. Вес установки (без регулировочного и другого вспомогательного оборудования) равен примерно 115, т в том числе вес испытательных трансформаторов соответственно по ступеням составляет 32; 31,5 и 31,5 т. Установка предназначена для кратковременной работы в закрытом помещении. Основные данные испытательных установок, изготовляемых Московским трансформаторным заводом, даны в табл. 1-3. В табл. 1-4 приведены допустимые величины напряжений и токов в зависимости от длительности нагрузки для установки ИОМК-1500.

Таблица 1-3
Основные данные испытательных установок с последовательным соединением трансформаторов

Таблица 1-4
Допускаемые величины напряжений и токов в зависимости от длительности нагрузки для установки ИОМК-1 500

Допускаемые величины	Длительность нагрузки
	15 мин	30 мин	1 ч	2 ч	24 ч	Длительно
Напряжение, кВ . .	1 500	1 500	1 350	1 200	1 000	900
Ток, а……………………………………….	1,0	0,5	0,5	0,5	0,5	0,4

Испытательные установки переменного напряжения (рис. 1-9, 1-10, 1-13, 1-14), состоящие из трех последовательно соединенных трансформаторов, имеют большую эксплуатационную гибкость. После соответствующих переключений между отдельными трансформаторами трехступенчатые установки могут работать в качестве источников высокого переменного напряжения с частотой 50 Гц в следующих схемах включения;

1. Три трансформатора в последовательном соединении с автотрансформаторным ‘питанием первичных обмоток

где U2 — напряжение вторичной обмотки одного трансформатора;
Iн — номинальный ток нагрузки.

1. Два трансформатора в последовательном соединении с автотрансформаторным питанием первичных обмоток
2. Три трансформатора в трехфазном включении

1. Два трансформатора в последовательном соединении с параллельным питанием первичных обмоток от одной фазы (конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен с началом вторичной обмотки второго трансформатора и общая точка вторичных обмоток трансформаторов заземлена)

1. Два трансформатора в параллельном включении

1. Три трансформатора в параллельном включении

1. Один трансформатор

1. Два трансформатора в V-образном соединении с питанием первичных обмоток от разных фаз. Начало вторичной обмотки первого трансформатора соединено с началом вторичной обмотки второго трансформатора и общая точка заземлена.

Использование автотрансформаторного способа питания последовательно соединенных трансформаторов обусловливает различные токи в первичных обмотках трансформаторов, так как энергия для питания трансформаторов последующих ступеней передается через трансформатор преидущей ступени. Это обстоятельство приводит к превышению установленной мощности над мощностью, используемой нагрузкой.
Пусть P1— мощность трансформатора последней ступени, тогда P1=U2ln.
Мощность, которую должен иметь любой k-й трансформатор:
где k=1,2, 3…- порядковый номер трансформатора, считая со стороны нагрузки.
Суммарная установленная мощность всей испытательной установки из п последовательных трансформаторов найдется как

Мощность, используемая нагрузкой:

Отсюда видно, что установленная мощность последовательно соединенных трансформаторов при автотрансформаторном способе питания в (п+1)/2 раз больше полезной мощности, что имеет место, как было показано ранее, 1 для способа питания через переходные трансформаторы рис. 1-9 и 1-10). Однако использование схемы рис. 1-12 5олее целесообразно, так как один трансформатор заданий мощности значительно дешевле, чем несколько трансформаторов, имеющих в сумме ту же мощность, что и в схеме рис. 1-9 и 1-10.
Коэффициент использования установленной мощности равен:
и уменьшается по закону гиперболы с ростом числа ступеней п. Например, при трех трансформаторах η = 0,5, а при п = 5 η = 0,333. Одновременно со снижением коэффициента использования установленной мощности в многоступенчатых установках возрастает суммарная индуктивность рассеяния. Указанные факторы ограничивают количество последовательно соединенных трансформаторов обычно до трех единиц. Так как всегда имеется возможность использовать в работе каждый трансформатор самостоятельно, иногда оправданным оказывается (последовательное соединение четырех-пяти единиц. Например, описана испытательная лаборатория, имеющая пять трансформаторов 350 кВ, которые работают, как правило, самостоятельно, но предусмотрена возможность их последовательного соединения, при котором напряжение на выходе составляет около 1 750 кВ.
Наивысшее напряжение промышленной частоты, полученное в установках последовательного соединения трансформаторов (3 X 750 кВ), составляет 2 250 квдейств или 3 175 квмакс. Такая установка в Научно-исследовательском институте постоянного тока (НИИПТ) в Ленинграде используется в качестве источника переменного напряжения для проведения исследований на опытном участке линии электропередачи напряжением 400—600 кВ. Там же впервые измерены разрядные напряжения при промышленной частоте для электродов «стержень—плоскость» с расстоянием между ними 9 м. При этом расстоянии средний (фиктивный) разрядный градиент потенциала равен 240 кВ 1м. Повышение номинального напряжения линий электропередач в ближайшие годы, по-видимому, потребует сооружения испытательных установок, состоящих из четырех и пяти трансформаторов напряжением 750 кВ каждый.
Установки с последовательно соединенными трансформаторами имеют обычно емкостную нагрузку, которая при испытании кабелей может быть весьма значительной.
При последовательном соединении испытательных трансформаторов, так же как и для отдельных испытательных трансформаторов, иногда производится компенсация емкостного тока подключением параллельно одной из обмоток трансформаторов катушек индуктивности.
В испытательной лаборатории норвежской компании, производящей кабели, сооружена установка переменного напряжения, состоящая из двух трансформаторов 300 кВ и использующая регулируемые индуктивности (реакторы), включенные последовательно в цепь испытания. Реакторы управляются пультом. Установка используется для испытания кабелей переменным напряжением до 600 кВ и имеет мощность 2 400 ква. При номинальной мощности установка может работать непрерывно в течение 30 мин.
Использование регулируемых реакторов настраиваемых в резонанс при последовательном соединении с емкостью кабеля на стороне высокого напряжения, имеет дополнительное преимущество — ток короткого замыкания при пробое кабеля во время испытания снижается до долей номинального тока нагрузки и этим устраняется загорание испытуемых отрезков кабеля.
Регулирование напряжения в первичной сети установок последовательно соединенных трансформаторов, имеющих суммарную мощность 1 000 ква и более, осуществляется либо трансформатором с подвижными обмотками («шуб-трансформатор»), либо специальным двигатель-генератором. Устройство трансформатора с подвижными обмотками и принцип его работы рассматриваются в § 1-3.
Регулирование напряжения с помощью двигатель-генератора является технически наиболее совершенным. Синхронный генератор, имея специальные обмотки, поддерживает синусоидальную форму напряжения как при емкостной, так и при индуктивной нагрузках. Регулирование напряжения осуществляется изменением возбуждения генератора. Для обеспечения устойчивой работы генератора особенно при емкостной нагрузке, возбуждение генератора производится от возбудителя с независимым возбуждением. Для вращения генератора используется синхронный двигатель. Мощность генераторов обычно берется несколько выше, чем суммарная мощность испытательной установки. Генераторы применяются как однофазные, так и трехфазные.
Последовательные соединения обмоток высокого напряжения используются также при устройстве измерительных трансформаторов напряжения на 110 кВ и выше. В этом случае наиболее наглядно иллюстрируются преимущества разделения полного напряжения на отдельные ступени с соответствующей изоляцией их. На рис. 1-16 показано изменение веса измерительных трансформаторов напряжения с увеличением их номинального напряжения при различном исполнении трансформаторов. Как видно из рис. 1-16, для трансформатора в одной установке с металлическим баком с увеличением номинального напряжения в 2 раза вес, отнесенный к 1 кВ, увеличивается в 3 раза. Для трансформаторов, выполненных с последовательным соединением и ступенчатым изолированием обмоток высшего напряжения, вес, οтнесенный к 1 кВ, практически остается постоянным с увеличением напряжения.

Рис. 1-16. Изменение веса измерительных трансформаторов напряжения в зависимости от UН при различном исполнении трансформаторов.
1— в последовательном соединении ступеней; 2 — в одной ступени.
На рис. 1-17 дано сравнение размеров и необходимого объема масла у трансформаторов, выполненных в обычной конструкции с вводом 2, и трансформаторов, выполненных в изоляционном (фарфоровом) корпусе с последовательным соединением и ступенчатым изолированием обмоток высокого напряжения 1. Трансформатор в многоступенчатом исполнении на напряжение 230 кВ имеет высоту почти в 2 раза меньше, а объем масла примерно в 10 раз меньше, чем трансформатор обычной конструкции на это же напряжение.

Имеются расчеты, показывающие, что стоимость установки из двух трансформаторов 250 кВ в 2 раза меньше, чем стоимости одного трансформатора на 500 кВ. Установки последовательного соединения занимают большую площадь, но ввиду относительно малого веса отдельных трансформаторов и других составных частей облегчается монтаж всей установки и ее ремонт.

Рис. 1-17. Сравнение размеров измерительных трансформаторов напряжения при их различном исполнении.

Напряжение, кВ	Исполнение трансформатора	Размеры, м		Объем масла, л
		А	Б
115	1	2,25	0,7	117
	2	3,35	1,0	605
230	1	3,58	0,8	285
	2	6,0	1,7	3030

• Назад
• Вперёд

Последовательное соединение — вторичная обмотка

Cтраница 1

Последовательное соединение вторичных обмоток двух трансформаторов тока одной фазы позволяет получить от них большую мощность, а параллельное их соединение дает возможность уменьшить коэффициент трансформации, а следовательно, увеличить ток во вторичной цепи при данном токе в линии.  [1]

Схемы замещения ( а, б и вольт-амперные характеристики последовательно и параллельно включенных трансформаторов тока ( в.  [2]

При последовательном соединении вторичных обмоток результирующий коэффициент трансформации не изменяется, а полная мощность примерно равна сумме мощностей каждого из трансформаторов тока независимо от величины этих мощностей.  [3]

Таким образом, последовательное соединение вторичных обмоток обеспечивает увеличение уровней выходного напряжения и мощности при сохранении номинального выходного тока. В самом деле, если вторичные обмотки каждого из трансформаторов рассчитаны, например, на 6 В выходного напряжения при номинальном токе 1 А, то при их последовательном соединении значение номинального тока сохраняется, а мощность увеличивается вдвое, так как в 2 раза возрастает выходное напряжение. При параллельном соединении вторичных обмоток в указанном выше примере выходное напряжение было бы равно 6 В, но выходной ток при этом вырос бы в 2 раза.  [4]

Погрешности ИТПТ с последовательным соединением вторичных обмоток главным образом обусловлены отличием реальной петли перемагничивания сердечников от идеальной прямоугольной петли и в меньшей степени конечным значением сопротивления вторичной цепи ИТПТ.  [5]

В результате проведенной работы по исследованию схем с последовательным соединением вторичных обмоток была предложена новая схема. Окончательная отработка основных параметров этой схемы производилась на ряде опытных образцов, изготовленных как НИИПТ, так и позднее Электрозаводом.  [6]

Защиту кабельных линий с числом кабелей два и более рекомендуется производить с последовательным соединением вторичных обмоток трансформаторов тока нулевой последовательности ТЗЛ и ТЗРЛ. Защита с трансформаторами тока типа ТИП может быть рекомендована для мощных двигателей ( при двух и более кабелях) при сравнительно небольших величинах токов однофазного замыкания на землю.  [7]

Для повышения класса точности или для повышения вторичной нагрузки при неизменном классе точности часто практикуют последовательное соединение вторичных обмоток двух втулочных трансформаторов тока одной и той же фазы.  [8]

Последовательное соединение вторичных обмоток в этом случае позволяет получить напряжение 1100 В, что вполне пригодно для рассмотренного источника питания.  [9]

Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока.  [10]

Такая схема не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но чувствительна ко всем видам повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю. Последовательное соединение вторичных обмоток двух трансформаторов тока одной фазы ( рис. 39, е) позволяет получить от них большую мощность, а параллельное ( рис. 39, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, увеличивая ток во вторичной цепи при данном токе в линии.  [11]

ТТ, вторичные обмотки которых можно соединять последовательно или параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, так как удваивается число первичных и вторичных витков. Вторичный ток сохраняется неизменным, а вторичная ЭДС удваивается, что позволяет увеличить в 2 раза вторичную мощность. Для встроенных ТТ это очень важно, так как они удалены от реле и измерительных приборов, благодаря чему сопротивление соединяющих проводов получается большим. При параллельном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации уменьшается, так как первичные обмотки включаются последовательно. При этом вторичный ток двух ТТ увеличивается.  [12]

Допустимую нагрузку одноамперных ТТ следует проверять также по условию допустимого напряжения во вторичной обмотке при сквозных токах к. Допустимые вторичные нагрузки ТТ в одном и том же классе точности при последовательном соединении вторичных обмоток увеличиваются вдвое, а при параллельном соединении уменьшаются вдвое. Встроенные во втулки выключателей ТТ с номинальным первичным током 50, 75, 100 ц вторичным током 2 5 А могут включаться только параллельно для получения вторичного тока 5 А. Внутренние п внешние параметры соединяемых параллельно ТТ должны быть одинаковы.  [13]

Трансформатор тока опорный восьмерочного типа в фарфоровой покрышке.  [14]

ТТ может выполняться с двумя магнитопроводами, как это показано на рис. 12 — 2, а. Первичные обмотки здесь всегда соединены последовательно, а вторичные можно соединить последовательно или параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, здесь суммируются вторичные ЭДС, что позволяет соответственно увеличить сопротивление нагрузки.  [15]

Страницы:      1    2

Последовательно-параллельное соединение трансформаторов

Льюиса Лофлина

Трансформатор — это электрическое устройство, используемое либо для преобразования электроэнергии, либо для электрической изоляции в целях безопасности, часто и то, и другое.

Здесь меня интересуют только небольшие однофазные силовые трансформаторы, их последовательно-параллельное соединение и базовая конструкция блока питания.

Это лабораторный проект для местного колледжа. При этом используются напряжения, которые могут привести к поражению электрическим током, поэтому это необходимо делать в надлежащих условиях.

Трансформаторы работают за счет магнитной индукции. Их номинальная мощность по этой причине измеряется в киловольт-амперах (кВА) или вольт-амперах (ВА). Это реактивная мощность.

Трансформаторы работают только с переменным током (АС) или пульсирующим постоянным током. Это необходимо для создания пульсирующего магнитного поля.

Лабораторная работа 1: напряжение холостого хода

В этой серии лабораторных работ я буду использовать два трансформатора, показанные на рис. 1. Они взяты из металлолома и идентичны.

Я не смог найти номера деталей, поэтому провел серию тестов. Оба измерили напряжение холостого хода ~ 32 вольт переменного тока.

Реальность такова, что напряжения холостого хода часто выше, а иногда и намного выше, чем напряжение под нагрузкой. Под нагрузкой это наше реальное напряжение.

Я подключил нагрузку 20 Ом к клеммам трансформатора, потребляя ~1,6 ампера. Это привело к падению напряжения всего на 1 вольт. Это хорошо.

Вторичный провод вроде 20 Калибр, первичный провод 22 Калибр. Калибр 20 может легко выдерживать 3 ампера, а калибр 22 может легко выдерживать 1 ампер.

Оба провода представляют собой одножильный провод со сплошным сердечником. Поэтому я оценил вторичную обмотку в 3 ампера при 32 вольтах или 96 ВА.

Цитата https://eepower.com «КПД силовых трансформаторов обычно варьируется от 97 до 99 процентов». Низкокачественные трансформаторы бытовой электроники меньше, чем это.

Предполагая КПД 100 % (ни один трансформатор не имеет КПД 100 %), это означает, что первичная обмотка также должна обеспечивать мощность 96 ВА, а более вероятно, 100 ВА, чтобы компенсировать потери.

100 ВА / 120 вольт = ~834 мА. Предохранитель на 1 ампер должен сработать.

Обратите внимание, что оба трансформатора, будучи электрически идентичными, также имеют соединения с центральным отводом. Подключение одной стороны вольтметра к центральному отводу. каждый внешний терминал показывает ~16В.

Если смотреть на это на 2-канальном осциллографе с общим выводом по центру, то два внешних контакта сдвинуты по фазе на 180 градусов.

См. рисунок Несовпадающие по фазе сигналы. Обратите внимание, что когда канал 1 является пиковым положительным, канал 2 имеет пиковый отрицательный.

Это то же самое соотношение фаз, которое можно найти для обмотки трансформатора, соединенной последовательно и сдвинутой по фазе на 180 градусов — напряжения складываются.

Помните, что напряжение – это РАЗНИЦА потенциалов между двумя точками. Подробнее ниже.

Знание соотношения фаз является ключом к последовательному и/или параллельному соединению трансформаторов.

Рис. 2

Поскольку мои 2 трансформатора поставляются с вилками на 120 вольт, при подключении к сетевой розетке входы будут параллельными, как показано слева на рис. 2.

Если бы у меня были те же 2 трансформатора на 240 вольт системы мне нужно будет соединить две первичные обмотки на 120 В последовательно, как показано справа на рис. 2.

Важно отметить, что направление первичных обмоток напрямую связано с соотношением фаз вторичных обмоток. Это не проблема с одним трансформатором, но может быть кошмаром, если обмотки перевернуты в трехфазных системах.

Отсюда предполагаются параллельные вводы питания. Теперь обратимся к последовательному и параллельному соединению вторичных цепей трансформатора.

Рис. 3

Соотношение фаз для последовательно-параллельного соединения трансформатора

На рис. 3 показаны два моих трансформатора с параллельным подключением входов на 120 В переменного тока. Выходы помечены, как показано на рисунке.

Фазовые соотношения выходных соединений относительно друг друга неизвестны. Фаза связана с НАПРАВЛЕНИЕМ намотки провода.

Если я правильно помню, фаза вторичной обмотки всегда на 180 градусов не совпадает по фазе с первичной обмоткой. Это свойство магнитной индукции.

Невозможно узнать фазу, если у вас нет спецификаций производителя и устройство не промаркировано.

Я мог бы использовать осциллограф, но для простых последовательно-параллельных соединений подойдет и вольтметр.

Рис. 4

Параллельные выходы трансформатора

На рис. 4 показаны параллельные выходные соединения двух моих трансформаторов. Зачем мне это делать? Опять же, трансформаторы рассчитаны на 3 ампера при 32 вольтах.

Это удвоит выходной ток до 6 А, но напряжение останется 32 В переменного тока.

Примечание: выходное напряжение двух трансформаторов должно быть одинаковым! В противном случае трансформаторы могут быть повреждены.

Таким образом, соотношение фаз двух трансформаторов также должно быть синфазным. Это показано на графике in_phase1.jpg, где положительные и отрицательные сигналы на каналах 1 и 2 идентичны, становясь положительными и отрицательными в то время.

Еще раз обратите внимание на клеммные соединения на рис. 3 и держите под рукой вольтметр переменного тока.

Соедините клеммы T1B с T2A или T2B. Измерьте между двумя открытыми клеммами. Если ноль вольт (несколько милливольт в порядке), соедините две открытые клеммы вместе, и все готово.

Если считывается обратное значение 64 В переменного тока и говорится, что T2A подключен, измените подключение T2A на T2B и проверьте еще раз.

Таким образом, выходы трансформатора при параллельном соединении напряжения переменного тока ДОЛЖНЫ быть в фазе, а выходное напряжение должно быть одинаковым. Токи добавятся.

При использовании предохранителя на 1 А на каждом трансформаторе его следует заменить на 2 А на обоих.

Рис. 5

Трансформаторные выходы в серии

Еще раз обратите внимание на клеммные соединения на рис. 3 и имейте под рукой вольтметр переменного тока.

Соедините клеммы T1B с T2A или T2B. Измерьте между двумя открытыми клеммами. Если измерение 64 В переменного тока завершено, используйте две открытые клеммы.

Если считывается ноль вольт и говорят, что T2A подключен к T1B, измените соединение с T2B на T1Band и повторите измерение.

Две вторичные обмотки трансформатора должны быть сдвинуты по фазе на 180 градусов, и напряжения складываются, но общий ток (3 А) остается прежним.

См. рисунок Несовпадающие по фазе сигналы. Обратите внимание, что когда канал 1 является пиковым положительным, канал 2 имеет пиковый отрицательный.

Можно последовательно соединить трансформаторы с разным напряжением и током, но могут получиться интересные вещи. Вот некоторые примеры.

Трансформатор T1 рассчитан на 16 В при 1 А. Трансформатор Т2 рассчитан на 32В при 2А.

Если соединены последовательно и напряжения совпадают по фазе, они вычитаются. Результат будет 16В при 1А. Ток ограничен наименьшим трансформатором тока из-за сечения провода.

Если соединены последовательно и напряжения не совпадают по фазе, они складываются. В результате получается 48В при 1А. Я все еще ограничен меньшим номинальным током из-за меньшего провода в трансформаторе 1A.

Рис. 6 Двухполярное питание с использованием двух последовательно соединенных трансформаторов.

См. видео на Youtube, как соединить последовательно-параллельные трансформаторы.

См. мои две другие страницы по основам работы с трансформаторами:

• Последовательно-параллельное соединение трансформаторов
• Разное Трансформеры темы
• Базовые трансформаторы
• Сборка автотрансформатора-Variac источника питания переменного и постоянного тока

• Быстрая навигация по этому сайту:
• Базовое обучение электронике и проекты
• Основные проекты твердотельных компонентов
• Проекты микроконтроллеров Arduino
• Электроника Raspberry Pi, программирование

• Управление высоковольтным мостом постоянного тока на основе IGBT
• Управление высоковольтным двигателем H-Bridge на базе IR2110, управляемое Arduino
• Понимание теории работы однопереходных транзисторов
• Схема управления фотовспышкой однопереходного транзистора SCR
• Arduino измеряет ток от источника постоянного тока
• Теоретические испытания источника постоянного тока
• Ознакомьтесь с законом Ома для устранения неисправностей цепей CCS
• Arduino Power Magnetic Driver Board для шаговых двигателей
• Источник постоянного тока, управляемый Arduino
• Теория и работа конденсаторов

• Похожие видео на YouTube:
• Управляемая импульсная лампа SIDAC и импульсные схемы
• Сборка автотрансформатора-Variac источника питания переменного и постоянного тока
• Измерение тока от источника постоянного тока с помощью Arduino
• Устранение неисправностей мультиметра с источником постоянного тока
• Обзор закона Ома для источника постоянного тока
Плата драйвера униполярного шагового двигателя Arduino
• с кодом Arduino
• Источник постоянного тока, управляемый Arduino

• Связано с вышеуказанным:
• Использование униполярного шагового двигателя с Arduino
• ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем
• Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
• Ютуб
• Транзисторная матрица ULN2003A с Arduino
• Управление шаговым двигателем Arduino
• Использование транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 с Arduino

Прочие цепи

• Магнитные переключатели и датчики на эффекте Холла
• Схемы стабилизатора транзистор-стабилитрон
• Создайте регулируемый источник питания 0–34 В с помощью LM317

• Катушки для высокоселективного кристаллического радиоприемника
• Неоновые (NE-2) схемы, которые можно собрать
• Общие сведения о ксеноновых импульсных лампах и схемах

Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, предоставьте ссылку на мой сайт.

 

Как подключить трансформатор (последовательное или параллельное) —…

Опубликовано 10 февраля 2020 г.

некоторые вопросы о том, как соединить провода, чтобы трансформатор был установлен последовательно или параллельно. Итак, давайте рассмотрим, как настроить трансформатор в параллельной или последовательной конфигурации, как на входе, так и на выходе, а также обсудим, почему вы хотели бы сделать это в первую очередь.

Triad Magnetics VPS24-5400 Трансформатор

С трансформатором у вас должен быть как минимум двойной первичный или двойной вторичный (или, в данном случае, оба), если вы хотите установить трансформатор последовательно или параллельно. Иначе это буквально невозможно. В качестве примера мы будем использовать VPS24-5400 от Triad Magnetics, который имеет как первичную, так и вторичную обмотку. Теперь давайте перейдем к изображению в таблице данных.

Схематическая диаграмма Triad Magnetics VPS24-5400

Если вы посмотрите на это, вы заметите, что у вас есть что-то похожее на катушки индуктивности друг над другом, зеркально отраженные по двум вертикальным линиям, и это трансформатор. Это означает, что у вас есть (вроде) две стороны двух независимых трансформаторов на каждой, двойная первичная и двойная вторичная стороны. Затем, в зависимости от того, как вы его подключите, вы можете сделать так, чтобы напряжение на них было параллельным или последовательным. Точки в углах катушек индуктивности известны как «точки полярности» и указывают направление намотки трансформаторов.

Вход Triad Magnetics VPS24-5400 — последовательное соединение

Если смотреть на трансформатор, слева вы видите 6 , 5 , 2 , 1 , и вы можете видеть, что это два отдельные части, и если вы соедините 5 и 2 вместе, то это в основном, сверху вниз, одна последовательная цепь. Но если вы соедините 2 с 6 (соответствуя точкам полярности) и 5 с 1 , то эти две половины первичной стороны теперь будут параллельны.

Вход Triad Magnetics VPS24-5400 — параллельное соединение

Причина, по которой вам может понадобиться это, заключается в том, что у вас есть 230 вольт, и вы подключаете его к 1 и к 6 , а затем соединяете 5 и 2 друг с другом. , тогда вы получаете 115 вольт от 6 до 5 и 115 вольт от 2 до 1 .

Triad Magnetics VPS24-5400 Вход в последовательном соединении с входом 230 В переменного тока.

А если поставить параллельно и у вас будет 115 вольт от 2 до 6 и от 1 до 5 , вы получаете одинаковое напряжение на этих двух частях трансформатора.

Triad Magnetics VPS24-5400 Вход в параллельном соединении со входом 115 В переменного тока.

Причина, по которой вы хотели бы сделать это, заключается в том, что с двойной первичной обмоткой вы можете использовать этот трансформатор в таких местах, как США, где напряжение составляет 115 вольт, или где-то, где оно составляет 230 вольт. Таким образом, в зависимости от того, где вы собираетесь его использовать, вы можете подключить первичную сторону трансформатора к нужному напряжению.

С другой стороны та же концепция. Если вы хотите более высокое напряжение, то вы соединяете 8 и 11 вместе и нажимаете на 7 и 12 или, если вы хотите более низкое напряжение, вы одновременно нажимаете 7 и 11 , и 8 и 12 одновременно, соединив эти два вместе, чтобы поставить их параллельно, именно так я настроил этот.

Выход Triad Magnetics VPS24-5400 — последовательное соединение Выход Triad Magnetics VPS24-5400 — параллельное соединение

Здесь, в США, 115 вольт. Таким образом, образец, который мы используем, настроен параллельно, вы можете примерно видеть на изображениях, что 1 и 5 подключены, а 2 и 6 подключены из одного и того же места.

Triad Magnetics VPS24-5400 Клеммы Номер

И затем, поскольку это VPS24, и мы хотим получить от него 12 вольт, а не 24 вольта, у меня выход также подключен параллельно. В данном случае 7 и 11 и 8 и 12 соединены вместе, так что я получаю 12 вольт.

Самое сложное во всем этом — убедиться, что вы все делаете правильно. Это может показаться самоочевидным, но это скорее вопрос того, чтобы не напутать ряд простых шагов. Вам нужно получить правильное входное напряжение, правильное выходное напряжение, чтобы получить правильную связь между схемой и фактическим физическим трансформатором. И как только вы потратите время и сделаете все это, все будет в порядке. Теперь, когда мы кратко обсудили теорию, давайте на самом деле пройдемся по этим шагам, чтобы понять, как это сделать.

1) Выясните, что вы хотите сделать со своим трансформатором, прежде чем купить его — убедитесь, что это то, что вы хотите. Для этого примера мне нужно было 12 вольт, поэтому я взял VPS24, потому что знал, что могу настроить выход параллельно, чтобы получить 12 вольт. Это самый первый шаг. Убедитесь, что вы покупаете правильное оборудование.

2) Перейти и посмотреть на схему. И на этой схеме я могу посмотреть на нее, определить точки полярности и понять, что, чтобы соединить это последовательно, я могу соединить 2 и 5. Чтобы поставить параллельно, я могу подключить 2 и 6 (соответствуя полярности точек) и затем 1 и 5 и на выходе я могу посмотреть на это и пойти через тот же процесс принятия решений.

Triad Magnetics VPS24-5400 Параллельное соединение входов и выходов

3) Перенесите настройку из схемы в реальную жизнь. И именно здесь вы должны взглянуть на техпаспорт, убедиться, что у вас совпадают концептуальные и физические соединения, и убедиться, что вы правильно их подключаете.

4) Как и все в электронике и электротехнике, если вы не уверены, и это ваш первый раз (или даже если вы уверены, и вы вполне уверены), не торопитесь, посмотрите на это, все обдумай и сравни.

Теперь в этом примере используется «типичный» трансформатор, но давайте посмотрим на техническое описание тороидального трансформатора VPT24 производства Triad, и если мы посмотрим на схему, то увидим, что он выглядит точно так же.

Triad Magnetics VPT24-1040 Лист данных

Несмотря на то, что само устройство имеет совершенно другую форму и использует провода вместо лепестковых соединений, концепция та же. Разберитесь, что вам нужно. Посмотрите на схему. Обратите внимание, что в этом случае вы можете определить точки полярности, а затем сопоставить эти точки, соединив коричневый и серый вместе, фиолетовый и синий вместе на первичной стороне и желтый и красный , и оранжевый и черный вместе на вторичной стороне, чтобы получить параллельную конфигурацию.

Схематическая схема Triad Magnetics VPT24-1040

После того, как вы разобрались с концептуальной схемой, возьмите настоящий трансформатор, посмотрите на провода, убедитесь, что вы соединили их вместе, и все готово. Итак, опять же, отдельные шаги очень и очень просты. Это просто убедиться, что вы проходите через них правильно, имеете интуитивное понимание того, что происходит, убедитесь, что это интуитивное понимание действительно правильное, и тогда все будет в порядке.

---

Вот оно! Надеюсь, в следующий раз, когда вы будете иметь дело с трансформатором, вы сможете собрать все вместе и точно знать, в чем разница между последовательной и параллельной конфигурациями и как их на самом деле собрать. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже. Мы будем рады помочь вам!

Автор:

Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе.