Группы соединения трансформаторов

Дата публикации: 17 июля 2013.
Категория: Электротехника.

Условия параллельной работы трансформаторов.

Большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. Для включения на параллельную работу трансформаторы должны иметь:
одинаковые коэффициенты трансформации. В противном случае между их вторичными обмотками будет циркулировать уравнительный ток, который даже при небольшой разнице в коэффициентах трансформации может привести к опасному перегреву;
одинаковые напряжения короткого замыкания u_к, %, иначе они не смогут делить нагрузку пропорционально своим мощностям ¹. Иными словами, одни трансформаторы будут недогружены, другие – перегружены;
одинаковые группы соединения. Если группы соединения различны, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включаемых параллельно, образуется сдвиг фаз. Он повлечет за собой разность напряжений. А так как в одной и той же точке одновременно не могут существовать разные напряжения, то для их выравнивания между трансформаторами возникнет уравнительный ток. Как объяснено ниже, при самом малом из возможных сдвигов (при разных группах соединения) – сдвиге в 30° – уравнительный ток примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При самом большом сдвиге – в 180° – в 20 раз.

Что такое группа соединения?

На рисунке 1 изображены 10 трансформаторов, обмотки которых соединены по-разному, причем это далеко не все из возможных соединений. Не рассматривая пока, в чем состоят различия, обратим внимание на помещенные рядом со схемами векторные диаграммы, которые расположены в следующем порядке: слева – векторная диаграмма напряжений первичной обмотки, в середине – векторная диаграмма напряжений вторичной обмотки, справа – векторные диаграммы напряжений обеих обмоток совмещены (в часах). Их «центры тяжести» находятся в центре циферблата часов. Минутная стрелка часов совпадает с направлением одного из векторов напряжений первичной обмотки (на рисунке 1 с вектором B). Часовая стрелка совпадает с вектором напряжения вторичной обмотки одноименной фазы, то есть с вектором b.

Рисунок 1. Примеры образования групп соединений трансформаторов.
Начала первичных обмоток обозначены A, B, C, концы X, Y, Z. Начала вторичных обмоток a, b, c концы x, y, z.

Обратите внимание на то, что сравнивается расположение векторов первичной и вторичной звезд. Поэтому в случае соединения обмотки в треугольник надо, перед тем как определять группу соединения, вписать в треугольник звезду. После этого, рассматривая звезды, стрелки направляют вдоль векторов звезд в вершины B и b (A и a, C и c).

По рисунку 1 легко убедиться в том, что несколько схем, несмотря на различие в соединениях, дают одинаковый сдвиг векторов одноименных напряжений, что отчетливо видно по соответствующим им «часам», так как они указывают одно и то же время.

Несколько схем, дающих одинаковый сдвиг, образуют группу соединения. Иными словами, вторичные напряжения одноименных фаз всех трансформаторов, имеющих одну и ту же группу соединения, совпадают по фазе. Поэтому их можно соединять параллельно, не рискуя получить уравнительный ток.

Основных групп может быть двенадцать (1 ч, 2 ч, …, 12 ч) – по числу цифр на циферблате. Это объясняется тем, что векторы первичных и вторичных напряжений в зависимости от схемы соединения обмоток и их расположения на стержнях могут иметь сдвиги, кратные 30°. Таким образом, группе 1 ч соответствует сдвиг 30°, группе 2 ч – 60°, 3 ч – 90°, 4 ч – 120° и так далее. Сдвиг в 360° (или, что то же, отсутствие сдвига, так как 360° и 0° – это одно и то же) имеет группа 12 или 0 ч. При сдвиге 6 ч векторы напряжений одноименных фаз первичных и вторичных обмоток направлены прямо противоположно.

Четные группы (2, 4, 6, 8, 10, 12) получаются, если обе обмотки высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) имеют одинаковые соединения – обе в звезду или обе в треугольник. Соединение одной обмотки в зигзаг – звезду при другой обмотке, соединенной в треугольник, дает четные группы.

Нечетные группы (1, 3, 5, 7, 9, 11) получаются, если одна обмотка соединена в звезду, другая – в треугольник, а также, если одна обмотка соединена в зигзаг – звезду, а другая – в звезду.

Обозначение группы соединений

состоит из двух частей: слева от черточки расположены знаки или буквы, характеризующие схему соединения обмоток, а справа – цифры, указывающие сдвиг в часовом обозначении.

Схемы соединений обозначают знаками и буквами. Приведем примеры буквенного обозначения: Y или У – звезда, Y_н или Y₀ или У_н или У₀– звезда с выведенной нулевой точкой; Δ или Д или D – треугольник; Z – зигзаг, Z_н или Z₀ – зигзаг с выведенной нулевой точкой.

Рассмотрим один пример возможных обозначений группы соединения двухобмоточного трансформатора, у которого обмотка ВН соединена в треугольник, обмотка НН – в звезду с выведенной нулевой точкой и со сдвигом 11 ч (330°, так как 11 × 30° = 330°) между векторами первичного и вторичного напряжений одноименных фаз:

Δ / Y_н — 11 или Д / У_н — 11 или Д / У₀ — 11 или D / Y_н — 11 или D / Y₀ — 11.

Из приведенного примера легко понять систему построения обозначений групп соединения двухобмоточных трансформаторов. В левой части числитель дроби указывает схему соединения обмоток высшего напряжения, знаменатель – низшего напряжения. Цифры в правой части – это часовое обозначение группы соединений.

Трехобмоточные трансформаторы обозначаются, например, У_н / У / Д — 12 — 11 или У_н / У / Д — 0 — 11. Это значит, что обмотка ВН соединена в звезду с выведенной нулевой точкой. Обмотка среднего напряжения (СН) соединена в звезду. Соединение обмотки НН – треугольник. Первое число 12 или 0 указывает сдвиг в часовом обозначении между обмотками ВН и СН; второе число 11 – сдвиг между обмотками ВН и НН. Легко понять, что в данном примере сдвиг между СН и НН можно обозначить 11.

Количество групп соединений трансформаторов ограничено стандартами. Но в практике можно столкнуться со всеми 12 группами и даже с такими соединениями, когда направления вращения векторов ВН и НН не совпадают. Такие трансформаторы не имеют группы в часовом обозначении.

Ошибочно получить не ту группу, которая требуется, можно по многим причинам, например вследствие простой перемаркировки фаз, перекрещивания фаз и тому подобного. Поэтому всегда необходима проверка группы соединения, а это ответственная и сложная работа. У трансформаторов, как правило, имеется шесть (семь) выводов на крышке, а не двенадцать, то есть обмотки между собой соединены внутри трансформатора. В этих сложных условиях проверка группы соединения выполняется последовательными измерениями по определенной системе, которая достаточно полно описана в книге Алексенко Г.В. «Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов», 1967г.

Пересоединениями на крышке трансформатора можно перевести группы одну в другую: либо группы 12, 4 и 8, либо 6, 10 и 2, либо все нечетные группы.

Приведенные здесь сведения имеют ограниченную цель – показать широкие возможности изменять группу соединения без вскрытия трансформатора. Техника пересоединений с подробными пояснениями для всех практически вероятных случаев подробно описана в вышеуказанной книге.

Техника построения векторных диаграмм, применяющаяся для определения группы соединения.

На схемах обмотки чередуют в таком порядке, как они присоединены к выводам трансформатора. Это значит, что, начиная счет с вывода A обмотки ВН и обходя трансформатор в направлении стрелки (рисунок 2, а), будем встречать его выводы в следующем порядке: A, B, C, c, b, a. Именно так их располагают и на схеме.

Начала обмоток ВН обозначают буквами A, B, C; начала обмоток НН – a, b, c. Концы обмоток ВН обозначают X, Y, Z, концы обмоток НН – x, y, z. Условимся располагать у одинаково намотанных обмоток на схемах все начала вверху, все концы внизу (рисунок 2, б). У обмоток различного направления начала будем располагать с разных сторон (рисунок 2, в).

Рисунок 2. Система обозначений обмоток для определения группы соединений.

Векторы напряжений, относящиеся к одной и той же фазе (обмотки надеты на один стержень), параллельны. Принято строить векторные диаграммы для того момента, когда потенциалы A, a (B, b, C, c) выше потенциалов X, x (Y, y, Z, z).

Наименования фаз первичной обмотки и расположение их векторов напряжения определяются первичной сетью и потому для всех схем соединений одинаковы.

Рассмотрим несколько примеров.

1. Требуется определить группу соединений для схемы на рисунке 3, а. Первый шаг: строим векторную диаграмму обмотки ВН (рисунок 3, б). Второй шаг: строим векторную диаграмму обмотки НН (рисунок 3, в). Следуя ранее оговоренным условиям, векторы AX, BY, CZ и ax, by, cz соответственно параллельны и направлены в те же стороны, так как электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток имеют одинаковые направления (их начала обозначены на рисунке 3, а сверху).

Рисунок 3. Примеры определения группы соединения при включении обеих обмоток в звезду.

Третий шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы обмотки ВН с центром часов, направляя вектор одной из фаз, например фазы BY, на 12 ч. Четвертый шаг: совмещаем центр тяжести векторной диаграммы НН с центром часов и смотрим, на который час указывает вектор той же фазы, в нашем случае by. Этот час и определяет собой группу соединения, в данном примере 0 или 12 (рисунок 3, г).

2. Определение группы соединения для схемы на рисунке 3, д, у которой направление обмоток различно, выполнено по тому же плану и пояснений не требует. В данном случае получается группа У / У — 6.

3. Построим векторные диаграммы для схемы на рисунке 4, а с одинаково намотанными обмотками, если обмотка НН соединена в треугольник. Векторная диаграмма обмотки ВН (рисунок 4, б) имеет такой же вид, как на рисунке 3, б. Почему? Потому что она также определяется первичной сетью. Параллельно вектору BY строим вектор by, направляя его в ту же сторону (рисунок 3, в). Затем, видя по схеме, что вывод b соединен с выводом z, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой b букву z. А так как точка z принадлежит вектору cz, проводим через нее линию I – I параллельно вектору CZ. Затем, видя, что вывод y соединен с выводом a, ставим на векторной диаграмме рядом с буквой y букву a и проводим через нее линию II – II, параллельную вектору AX. Точка пересечения линий I – I и II – II образует вершину треугольника, соответствующую соединению между выводами c и x. Остается расставить стрелки у векторов cz и ax.

Рисунок 4. Примеры определения группы соединения при включении обмотки НН в треугольник

Теперь нужно совместить центры тяжести векторных диаграмм обмоток ВН и НН, поместить их в центр часов и определить группу соединения. В данном случае трансформатор имеет 11-ю группу, так как вектор b показывает 11 ч. Группу в данном случае определяет вектор b, а не векторы a и c, так как на 12 ч направлен вектор B, а не векторы A и C.

Поясним, как были найдены центры тяжести. Центр тяжести обмотки ВН, соединенной в звезду,– ее нулевая точка. Центр тяжести обмотки НН, соединенной в треугольник, находят следующим построением: каждую сторону треугольника делят пополам и ее середину соединяют с противолежащей вершиной. Пересечение полученных трех линий (медиан) и есть центр тяжести.

На рисунке 4, д обмотки также намотаны одинаково и тоже соединены в звезду и треугольник, но получилась группа не 11 ч, а 1 ч. Это объясняется тем, что выполняя соединения обмоток НН, мы на этот раз обходим их иначе, чем на рисунке 4, а. В первом случае конец обмотки by соединялся с началом обмотки ax, во втором – конец обмотки by соединяется с началом обмотки cz. В результате другого направления обхода треугольник повернулся.

При соединении обмоток НН в треугольник мы ориентировались по веторам обмотки ВН, причем, как уже упоминалось, они изображали напряжения питающей сети. Иными словами, вершины треугольника векторов A, B, C были заданы.

При соединении обмоток ВН в треугольник это условие также необходимо соблюдать, откуда следует, что при любом соединении обмоток ВН – и в звезду (рисунок 5, а), и в треугольник (рисунок 5, б и в) – точки A, B, C на векторных диаграммах располагаются одинаково: это сеть. Однако направление векторов при соединении в треугольник может быть различно. Оно определяется порядком выполнения соединений.

Рисунок 5. Расположение векторов при соединении в треугольник обмоток ВН.

Действительно, на рисунке 5, б соединение выполнено от обмотки B к обмотке C, а от нее к обмотке A, чему и соответствует направление стрелок на векторной диаграмме.

На рисунке 5, в соединение выполнено в другом порядке: от обмотки B к обмотке A и от нее к обмотке C. Поэтому направление стрелок на векторной диаграмме изменилось на обратное.

---

¹ Отношение мощностей параллельно включенных трансформаторов не должно быть больше 1 : 3. В противном случае даже небольшие абсолютные перегрузки параллельно работающих трансформаторов могут оказаться в процентном отношении для малых трансформаторов недопустимо большими.

Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.

Схемы соединения обмоток трансформаторов | nord-eksim.ru

Трансформаторы Схемы соединения обмоток

Схемы соединения обмоток

Раздел: Трансформаторы /  Дата: 22 августа, 2017 в 12:06 /  Просмотров: 28497

В соответствии с ГОСТ  силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ мощностью от 25 до 2500 кВА могут изготавливаться со следующими схемами соединения обмоток:

 «звезда/звезда» — Y/Yн-0 ;
 «треугольник-звезда» — D/Yн-11 ;
 «звезда-зигзаг» — Y/Zн-11 .
Принципиальное отличие технических характеристик трансформаторов с различными схемами соединений обмоток заключается в разной реакции на несимметричные токи, содержащие составляющую нулевой последовательности. Это прежде всего однофазные сквозные короткие замыкания, а также рабочие режимы с неравномерной загрузкой фаз.
Как известно, силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ имеют трехстержневой стальной сердечник, на каждом стержне которого располагаются первичная и вторичная обмотки соответствующей фазы — А, В и С. Магнитные потоки трех фаз в симметричных режимах работы циркулируют в стальном сердечнике трансформатора и за его пределы не выходят.

Что происходит при нарушении симметрии с преобладанием нагрузки одной из фаз на стороне 0,4 кВ? Такие режимы работы исследуются с использованием теории симметричных составляющих . Согласно этой теории любой несимметричный режим работы трехфазной сети представляется в виде геометрической суммы трех симметричных составляющих тока и напряжения: это составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей.

*   У/УН-0: обмотка ВН соединена в звезду, обмотка НН – в звезду в выведенной
     нейтралью; группа 0;

 

*  Д/УН-11: обмотка ВН соединена в треугольник, обмотка НН – в звезду с
     выведенной нейтралью; группа 11;

*  У/ZН-11: обмотка ВН соединена в звезду, обмотка НН- в зигзаг с выведенной
     нейтралью; группа 11.

Для трансформаторов малой мощности (от 25 до 250 кВА), защищаемых предохранителями со стороны ВН, безусловное преимущество имеет схема соединения обмоток Y/Zн-11. Несколько меньший эффект дает схема Y/Yн-0. Схему D/Yн-11 для таких трансформаторов применять не следует.

Схема соединения обмоток трансформаторов D/Yн-11 может применяться в сравнительно редких случаях для более мощных трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазного КЗ с целью повышения устойчивости коммутационной аппаратуры.
Предприятиям-изготовителям силовых трансформаторов следует в обязательном порядке производить замеры их сопротивлений нулевой последовательности.

• Рекомендуем
• Комментарии

Рекомендуем наши товары

понятие, схемы и таблицы, чем определяется

Любой трансформатор, за исключением автотрансформатора, имеет минимум две обмотки: высокого и низкого напряжений. Также у трехфазных устройств каждая из обмоток состоит из трех частей (по числу фаз). Большое количество частей дает возможность множества вариантов включения. Чтобы избежать путаницы, все группы соединения обмоток трансформатора для трехфазных устройств стандартизированы и приведены к единой системе для безошибочного подключения устройств и возможности параллельной работы.

Понятие группы соединение обмоток трехфазного трансформатора

В трехфазных сетях используется два вида соединений: звезда и треугольник. При изготовлении  конструкций может показаться, что существует всего четыре вида расположения обмоток:

1. Звезда-звезда.
2. Звезда-треугольник.
3. Треугольник-звезда.
4. Треугольник-треугольник.

На деле все обстоит сложнее, поскольку в каждом виде соединений (звезде или треугольники) части обмоток могут быть соединены по-разному. В качестве примера можно привести обычных двухобмоточный трансформатор. Если у такого устройства совпадают начала и концы обмоток, то сдвиг фаз будет равен 0. Разворот одной из обмоток даст сдвиг фаз 180^.

Также встречаются z-образные соединения обмоток (зигзаг). В таких конструкциях каждая из обмоток состоит из двух частей, расположенных на различных стержнях магнитопровода трансформатора.

Трехфазная сеть характеризуется сдвигом фаз одна относительно другой на 120^{. Поэтому всего насчитывается 12 групп соединения. Каждая группа характеризуется определенным сдвигом одноименных фаз на входе и выходе трансформатора.}

Условные обозначения и расшифровка

Группы маркируются числами от 0 до 11. Для удобства и стандартизации принято следующее:

• однотипные соединения (∆/∆, Y/Y) имеют четные номера;
• разнотипные соединения (∆/Y, Y/∆) – нечетные.

Трехфазные трансформаторы выполняются на стержневых магнитопроводах. Каждая из фаз располагается на отдельном стержне. Это во многом упрощает дальнейшую работу и согласование устройств между собой.

Если у трансформатора одинаковые фазы намотаны на одних стержнях, то группы соединений при этом называются основными (0, 6, 11, 5). Остальные группы – производные.

Так как минимальный сдвиг фаз может составлять 30^{, то количество вариантов равно 12, что соответствует положениям стрелок часов. 0-е и 12-е положения совпадают.  На основании этого говорят, что номер группы совпадает с положением часовой и минутной стрелок. Сдвиг фаз вычисляется просто:}

Номер группы*30^.

Приняты следующие обозначения на электросхемах и устройствах:

• Y, У – звезда;
• Yн, Ун – звезда на стороне низкого напряжения;
• Yо, Уо – звезда с нулевой точкой;
• ∆, Д, D – треугольник;
• ∆н, Дн, Dн – треугольник на стороне низкого напряжения.

Пример маркировки двухобмоточного трансформатора:

• ∆/Yн – 11. Первичная обмотка треугольник, вторичная (понижающая) звезда. Сдвиг фаз 330^;
• Y/Yо -0. Обе обмотки соединены звездой, вторичная с выведенной нулевой точкой. Сдвиг фаз отсутствует.

Также на электрических схемах обмотки высокого напряжения (ВН) обозначают символами:

• A,B, C – начало обмотки;
• X, Y, Z – конец обмотки.

Аналогично для стороны низкого напряжения:

Подобным образом маркируются многообмоточные устройства, например:

Yо/Y/∆ – 0 – 11.

Вместо нулевой группы может указываться двенадцатая, что совершенно равнозначно.

Как строятся векторные диаграммы

При построении векторных диаграмм надо запомнить правило, что сдвиг фаз меду фазами равняется 120^{, то есть, при равенстве напряжений, концы векторов всегда будут образовывать равносторонний треугольник.}

Наиболее просто составляется диаграмм для соединения звезда. В центре диаграммы ставится точка, которая соответствует объединенным концам обмоток. Из центра под углами 120⁰ проводятся векторы фаз. Вертикально проводят вектор средней фазы.

Для треугольника начерно проводят линию, параллельную соответствующей фазы звезды, а от ее концов, соответственно, подсоединенные к ней оставшиеся две фазы. Должно соблюдаться условие – все стороны треугольника должны быть параллельны соответствующим фазам звезды. Искомыми векторами будут проведенные линии из центра треугольника к его вершинам.

Векторные диаграммы рисуются для высокой и низкой сторон, а затем совмещаются с единым центром. Угол между одинаковыми фазами будет показывать номер группы соединения, выраженный в часах.

Отсчет нужно брать от вектора высокого напряжения к низкому.

Таблица групп соединений

В таблице ниже представлены обозначения групп соединения и чередование фаз низкой и высокой сторон.

Группа соединения	Обозначение	Чередование фаз
	Y/Y-0	C, B, A
		c, b, a
	∆/∆-0	C, B, A
		c, b, a
1	Y/∆-1	C, B, A
		c, b, a
	∆/Y-1	C, B, A
		c, b, a
2	Y/Y-2	C, B, A
		c, b, a
	∆/∆-2	C, B, A
		а, c, b
3	Y/∆-3	C, B, A
		b, a, с
	∆/Y-3	C, B, A
		b, a, с
4	Y/Y-4	C, B, A
		b, a, с
	∆/∆-4	C, B, A
		b, a, с
5	Y/∆-5	C, B, A
		c, b, a
	∆/Y-5	C, B, A
		c, b, a
6	Y/Y-6	C, B, A
		c, b, a
	∆/∆-6	C, B, A
		c, b, a
7	Y/∆-7	C, B, A
		c, b, a
	∆/Y-7	C, B, A
		c, b, a
8	Y/Y-8	C, B, A
		а, c, b
	∆/∆-8	C, B, A
		c, b, a
9	Y/∆-9	C, B, A
		b, a, с
	∆/Y-9	C, B, A
		b, a, с
10	Y/Y-10	C, B, A
		c, b, a
	∆/∆-10	C, B, A
		b, a, с
11	Y/∆-11	C, B, A
		c, b, a
	∆/Y-11	C, B, A
		c, b, a

Определение методом гальванометра

Существует несколько способов определить правильность подсоединения обмоток. Самый простой способ – использование вольтметра магнитоэлектрической системы. Его еще называют методом постоянного тока.

Для этого к концам проверяемой обмотки подключают измерительный прибор, а на другую обмотку подают постоянное напряжение. Отклонение стрелки в момент  замыкания ключа покажет полярность подключения обмотки. Такие действия производятся для каждой обмотки.

Также можно воспользоваться простым вольтметром при подключении переменного напряжения. Для этого на одну из обмоток подают пониженное переменное напряжение, а остальные две обмотки соединяют последовательно и  подключают к вольтметру. Отсутствие или слишком малые показания говорят о том, что обмотки включены встречно.

Проверка

Если известен коэффициент трансформации, то при помощи вольтметра можно определить номер основной группы соединения. Для этой цели подают напряжение на концы А и а или x и y и измеряют напряжения на выводах В-в и С-с при соединении звездой или B-y и C-z при соединении треугольником. Для проверки используют следующие соотношения:

U_Bb = U_Cc = U_Aa(k-1)                                              Группа  Y/Y-0

U_By = U_Cz = U_xy(k+1)                                                       Y/Y-6

U_Bb = U_Cc = U_Aa(√(1-√3k+k²))                                     Y/∆-11

U_By = U_Cz = U_xy(√(1+√3k+k²))                                     Y/∆-5

Для исключения повреждения оборудования,  возникновения аварийных ситуаций и травмирования, все измерения следует производить при низком напряжении, не включая оборудование в основную сеть предприятия.

Примеры групповых соединений обмоток

Государственным стандартом предусмотрены только две группы соединения обмоток:

1. Y/Y-0 или ∆/∆-0
2. Y/∆-11 и ∆/Y-11

Жесткая стандартизация позволяет исключить аварии и повреждения в результате неправильных подключений. К тому же, для трансформаторов одинаковой мощности и коэффициента трансформации становится возможным параллельное включение устройств.

Остальное количество соединений используется крайне редко в отдельных случаях при невозможности использования стандартного варианта.

Тип подключения должен быть оговорен в сопроводительной документации и продублирован на шильдике устройства.

Ошибочные обозначения

Ошибочные включения возникают при несоблюдении правил подключения концов. Это происходит в результате неправильной намотки или неправильном обозначении. В результате при включении устройства в трехфазную сеть, обмотки, включенные встречно, компенсируют магнитные потоки друг у друга, поэтому через них начинает протекать ток, ограниченный лишь активным сопротивлением обмоточного провода, что равносильно короткому замыканию.

Чтобы исключить случаи неправильного включения, рекомендуется после ремонта оборудования или перед включением неизвестных устройств тщательно проверить фазировку каждой обмотки несколькими методами для исключения возможных ошибок.

Уменьшить вероятность ошибки поможет предварительный расчет напряжений для измерений по методу вольтметра. Полученные данные служат ориентировочными значениями, на которые нужно обращать внимание при проведении последующих измерений.

1.11. Группы соединения обмоток трансформаторов

Группой соединения обмоток трансформатора называют условное число, характеризующее сдвиг фаз одноименных линейных напряжений обмоток НН, СН и ВН. Это число, умноженное на 30^o, дает угол отставания в градусах векторов линейных напряжений обмоток НН и СН по отношению к векторам соответствующих линейных напряжений обмотки ВН. В обозначении трансформатора номер группы соединения указывается после обозначения схемы соединения обмоток, Y/Y-0, или Y/Δ-11 и др.

Для определения группы соединений используют аналогию со стрелочными часами. Минутная стрелка часов совмещается с напряжением ВН и устанавливается на цифре 0 (12), а часовая совмещается с одноименным напряжением НН и указывает на группу соединения (рисунок 1.9).

Рис. 1.9. Определение группы соединения обмоток трансформаторов.

В однофазных трансформаторах угол между напряжениями ВН и НН может быть равен 0 или 180°, что соответствует группам 0 или 6 и обозначаются I/I-0 или I/I-6. В трехфазных трансформаторах линейные напряжения ВН и НН могут быть сдвинуты на угол, кратный 30°.

Различные группы получают сочетанием схем соединения фаз обмоток с маркировкой зажимов этих фаз по стержням трансформатора.

Четные номера групп образуются при однотипных схемах соединения обмоток ВН и НН (Y/Y, /), нечетные – при разнотипных схемах соединения (Y/, /Y и др.).

Группы соединения 0, 6, 11, 5 называются основными. У основных групп катушки фаз с одинаковой маркировкой выводных зажимов располагаются на одних и тех же стержнях, у производных – на различных. Производные группы соединения обмоток получаются из основных путем круговой перемаркировки обозначений выводов (например, из ABC в CBA и др.).

Путем круговой перемаркировки обозначений выводов одинаково обозначенные напряжения поворачиваются на угол 120° = 4×30°: номер группы изменяется на 4.

Рис. 3.4. Основные схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов с векторными диаграммами.

Перемена местами обозначения начал и концов фазных обмоток изменяет фазу всех напряжений на 180°: номер группы изменяется на 6.

При замене обмотки НН на обмотку ВН или обмотки ВН на обмотку НН с сохранением их соединений и маркировки номер группы изменяется с на(например, при изменении схемы обмоток с Δ/Y₀-11 на Y₀/Δ группа изменяется с 11 на 1).

При соединении обмоток трансформатора в треугольник группа зависит также от способа объединения обмоток в треугольник. Так, при изменении соединения выводов с а–у, b–z, с–х на а–z, b–х, с–у линейные напряжения поворачиваются на 60° = 2×30°: номер группы увеличивается на 2.

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов используются только группы 0 и 11 с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды (Y/Y₀-0, Y/Δ-11, Y₀/Δ-11). Стандартом также предусмотрена группа соединения Δ/Y₀-11 (рисунок 3.7).

Экспериментальное определение группы соединения обмоток. Существует несколько методов определения группы соединения обмоток трансформаторов, среди которых наиболее распространены метод фазометра, метод вольтметра, метод моста, метод постоянного тока.

Метод фазометра (прямой метод) основан на непосредственном измерении угла фазового сдвига между соответствующими линейными напряжениями (ЭДС) обмоток ВН и НН с помощью фазометра , включенного по схеме, показанной нарисунке 1.10. Параллельную обмотку фазометра U—U* подключают к стороне ВН, а последовательную обмотку I—I* к стороне НН. Для ограничения тока в последовательной обмотке ее подключают через добавочное сопротивление . Затемтрансформатор включают в сеть с симметричным трехфазным напряжением. Для удобства измерений желательно, чтобы фазометр имел полную (360°) шкалу.

Метод вольтметра – это косвенный метод проверки группы соединений, основанный на измерении вольтметром напряжений (ЭДС) между одноименными выводами обмоток ВН и НН.

Если проверяют группу соединения Y/Y-0, рисунок 1.10, то, соединив проводом выводы А и а, измеряют напряжение (между выводамиB и b) и (между выводамиC и c). Если предполагаемая группа соединения Y/Y-0 соответствует фактической, то

, где– отношение линейных напряжений (ЭДС) ВН и НН, т.е. коэффициент трансформации линейных напряжений (ЭДС).

Если проверяют группы соединения 6, 11 или 5, то для проверки измеренных значений напряжений пользуются формулами:

группа Y/Y-6 ,

группа Y/Δ-11 ,

группа Y/Δ-5 .

Если условия равенства напряжений по приводимым формулам не соблюдаются, то это свидетельствует о нарушениях в маркировке выводов трансформатора.

Рис. 1.10. Определение групп соединения обмоток трехфазных трансформаторов методами фазометра (слева) и вольтметра (справа).

Метод моста. Применяется при определении группы соединения обмоток трансформатора одновременно с измерением коэффициента трансформации с помощью компенсационного моста.

Метод постоянного тока применяется в однофазных трансформаторах и трехфазных трансформаторах со схемой соединения Y₀/Y₀ или Δ/Δ, если соединение выполнено вне бака трансформатора. Начала и концы входных обмоток поочередно включают на постоянное напряжение и определяют полярность напряжения на соответствующих выходных зажимах с помощью магнитоэлектрического вольтметра. Полярность проверяют в момент замыкания ключа. При одинаковой полярности трансформатор относится к группе 0, при различной – к группе 6.

Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов | Справка

Стандартами установлены условное графическое изображение обмоток, схем их соединения между собой и буквенные обозначения (рис. 1, а, б, в).
Начала фазных обмоток ВН трехфазных трансформаторов обозначают прописными латинскими буквами А, В, С, концы — буквами X, Y, Z. Чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со стороны отводов ВН. Начала обмоток НН обозначают строчными латинскими буквами. a, b, с, концы — буквами, х, у, z.
Для трехобмоточных трансформаторов начала обмоток среднего напряжения СН обозначают буквами Ат, Вт, Ст, концы — буквами Хт,
Начала и концы обмоток однофазных трансформаторов обозначают так же, как обмотки первых фаз трехфазных трансформаторов: А—X, Ат—Хт, а—х.
Обмотки, размещенные на стержнях двухстержневой магнитной системы однофазного трансформатора, могут быть соединены параллельно или последовательно. Однако при этом учитывают направление намотки витков обмоток и магнитного поля, которое в стержнях возбужденной магнитной системы направлено противоположно. Если, например, первичной обмоткой является обмотка ВН и подведенным к ней напряжением возбуждена магнитная система, то для получения удвоенной эдс (напряжения) на зажимах а—х последовательно соединенных обмоток направление намотки витков в каждой обмотке должно быть одинаковым и они должны быть соединены по схеме, изображенной на рис. 1, а, а при обмотках с разным направлением намотки витков — по схеме рис. 1,6. При параллельном соединении обмоток с разнонаправленными витками для получения на зажимах а—х эдс (напряжения), индуцированной в одной обмотке, соединение должно быть выполнено по схеме рис. 1, в, а с одинаковым направлением намотки — по схеме рис. 2, г.

Рис. 1. Графическое изображение и буквенное обозначение начал и концов фазных обмоток трехфазного трансформатора: а — обмоток ВН, б — обмоток СН, в — обмоток НН

Если при указанных направлениях намотки витков обмоток схемы с последовательным или параллельным соединением (ошибочно) поменять местами, то результирующее напряжение (эдс) на зажимах а—х будет равно нулю. Такой же результат получится, если схемы соединения оставить без изменения, а на одном из стержней в обмотке изменить направление намотки витков на противоположное. Отсюда следует, что при сборке схемы трансформатора следует внимательно проверять правильность намотки витков обмоток и соответствие их стержням.

Рис. 2. Возможные схемы соединения обмоток    Рис. 3. Обмотки левой (а) одного из напряжений однофазного трансформатора  и правой (б) намоток (а, б, в, г)

Для исключения ошибок обмотки трансформаторов подразделяют по направлению на левые и правые.
Левыми называют обмотки, у которых обход витков от начала обмотки идет против часовой стрелки, если смотреть на нее сверху, правыми — по часовой стрелке (рис. 3).
При сборке схем обмоток трансформатора большое значение придается не только получению результирующего напряжения
на его зажимах, но и направлению векторов напряжений первичной и вторичной обмоток, определяющих группу соединения трансформатора, которая является одним из условий возможности включения трансформатора на параллельную работу с другим трансформатором.
Стандартом предусмотрены группы соединений обмоток трансформаторов: нулевая (0) и 11-я.

Таблица  1 Схема и группа соединения обмоток однофазного двухобмоточного трансформатора

За единицу группы принят угол смещения вектора линейного напряжения обмотки НН относительно соответствующего вектора линейного напряжения обмотки ВН, равный 30°. Смещение отсчитывают от вектора линейного напряжения ВН по часовой стрелке. Группа 0 обозначает совпадение векторов линейных напряжений обмоток НН и ВН, а группа 11 —смещение их на 330° (11X30°). В однофазных трансформаторах группу определяет смещение векторов фазных напряжений.
Получение той или иной группы зависит от направления намотки и схемы соединения обмоток, последовательности соединения фазных обмоток и чередования фаз при сборке схем. При этом большое значение придается направлению намотки обмоток, так как от этого зависит направление эдс, индуцированной в обмотке.
В табл. 1 показано обозначение схемы стандартной — нулевой группы соединения обмоток однофазных двухобмоточных трансформаторов.
Ранее применяемую группу 6 в трансформаторах пересоединяют в нулевую; для этого достаточно обмотки одного из напряжений одного направления заменить на обмотки другого направления, например правые на левые, или перемаркировать их — начало обмотки считать концом, конец — началом.
Фазные обмотки трехфазных трансформаторов (рис. 8) могут быть соединены в звезду — Y , треугольник — А, или зигзаг — эти схемы в тексте обозначают соответственно буквами Y, Д и Z.
Схема соединения в звезду получается, если концы фазных обмоток, например ВН, X, Y, Z трехфазной системы токов, соединить гальванически между собой (рис. 3).
Фазные напряжения Uao, Ubo и UCo обмоток возбужденной магнитной системы (диаграмма справа) определяются разностью
потенциалов между их началами и концами. На векторной диаграмме рисунка они изображены тремя отрезками ЛО, 50 и СО под углом 120° друг к другу, основываясь на том, что в трехфазной симметричной системе токов переменные эдс, токи и напряжения сдвинуты по фазе (времени) на угол 120°. Потенциал точки гальванического соединения концов фазных обмоток равен нулю; ее принято называть нейтралью и обозначать буквой н или 0. Исходящие из нейтрали векторы фазных напряжений (эдс) как бы образуют трехлучевую звезду, отсюда и название схемы — «звезда». Если от нейтрали сделано ответвление проводником, имеющим наружный зажим, то на векторных диаграммах ее обозначают кружком, а на схемах — буквой О (см. рис. 4).

Рис.  3,   Соединение   фазных обмоток в звезду и векторная диаграмма их напряжений

Рис. 4. Соединение фазных обмоток в треугольник и векторная диаграмма их напряжений: а — а—у, b—2, с—х; b — a—z, b—x, с—у
Линейные (междуфазные) напряжения UA, UB и Uc обмоток (рис. 3) определяются разностью потенциалов между началами соответствующих фазных обмоток или, что то же самое, геометрической разностью векторов фазных напряжений; они в ѵ3 раза больше фазных — это легко доказывается математически и геометрическим построением.
Схему соединения в треугольник можно получить двумя способами: соединением фазных обмоток, например НН, в последовательности а—у, b—z, с—х (рис. 4, а) или а—г9. b—х, с—у (рис. 4,6). Как видно на диаграммах, разница в соединениях приводит к изменению направлений векторов линейных напряжений (в треугольнике они же и фазные) на 180°. Это обстоятельство имеет существенное значение для получения требуемой группы в трехфазных трансформаторах.
Получение нулевой группы при соединении первичных и вторичных обмоток трансформатора в звезду, показано на рис. 4, а, при этом имеется в виду, что обмотки ВН и НН одного направления.
На векторных диаграммах стрелками обозначены векторы фазных и линейных напряжений, обмоток ВН и НН, на третьей диаграмме (рисунок справа)—векторы линейных напряжений, для примера, фаз В и b при условном совмещении точек А и а диаграмм «звезд». Совпадение их направлений указывает на нулевую группу.

Рис. 5. Схемы и группы соединений обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора: а — соединение звезда — звезда в нулевую   группу;   б — соединение   звезда — треугольник в одиннадцатую группу

Получение группы 11 при соединении обмоток ВН в звезду, а НН в треугольник показано на рис. 5, б. На диаграммах видно, что векторы линейных напряжений обмоток ВН и НН сдвинуты друг относительно друга по фазе на 330°, это указывает на то, что трансформатор имеет группу 11. В условном обозначении схемы (рис. 5, а) индекс «Н» указывает на то, что от нейтрали сделано ответвление (отвод проводником) на внешний зажим. Построением векторных диаграмм по аналогии можно показать получение групп и схем при соединении фазных обмоток в зигзаг (табл. 2).
Исходя из приведенных пояснений и рисунков следует, что при одних и тех же схемах соединения обмоток можно получать разные группы: при схеме звезда — звезда с нулевой группой легко образуется группа 6; для этого достаточно у обмоток ВН или НН сделать перемаркировку начал и концов, или скажем для примера, обмотки левого направления поменять на правые; при схеме звезда — треугольник с группой 11 получается группа
5, если соединение фазных обмоток треугольника в последовательности а—у; b—z\ с—х заменить соединением а—z\ b—х; с—у, а концы х, yf z перемаркировать в «начала» — а, b, с.

Аналогичным пересоединением обмоток можно перейти с группы 5 на 11. Заметим, что группы 6 и 5 устарели, однако часть трансформаторов с этими группами еще имеется в эксплуатации, и при ремонтах их следует пересоединять в стандартные группы.

Таблица 2. Схемы соединения обмоток, векторные диаграммы напряжений и условные обозначения трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов общего назначения (ГОСТ 11677-85)

Комбинирование направления намотки обмоток, чередования фаз, последовательности соединения начала и концов обмоток при сборке схем позволяет получить двенадцать групп соединения. Чтобы исключить ошибки, соединению обмоток для получения требуемых схем и групп уделяют особое внимание.
Группы соединения обмоток параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Включение на параллельную работу трансформаторов с разными группами недопустимо, так как это приводит к большим уравнительным токам.
Приведенные выкладки в равной степени относятся к трехобмоточным трансформаторам, автотрансформаторам и трансформаторам специального назначения.

Соединение обмоток трансформатора в треугольник, звезду и зигзаг

Перед рассмотрением вопросов о группах соединений трансформаторов рассмотрим основные виды соединения обмоток силовых трансформаторов.

Соединение обмоток трансформатора в звезду

При соединении в звезду действуют следующие соотношения –

• линейные токи равны фазным,
• линейные напряжения больше фазных в √3 раз

Возможно множество вариантов соединения обмоток трансформатора в звезду, некоторые из них приведены на рисунке ниже. И, как говорится, не все из них одинаково полезны, а точнее, для разных случаев необходима разная схема соединений.

Следует отметить, что в звезду можно соединить как один трехфазный трансформатор, так и три однофазных. На рисунке обозначаются:

• А, В, С – начала обмоток высшего напряжения
• Х, Y, Z – окончания обмоток высшего напряжения
• a, b, c – начала обмоток низкого напряжения
• x, y, z – окончания обмоток низкого напряжения

Соединение обмоток трансформатора в треугольник

Соединение в треугольник так называется из-за внешнего сходства с треугольником (видно на рисунке).

При соединении в треугольник действуют следующие соотношения –

• линейные токи больше фазных в √3 раз
• линейные напряжения равны фазным

Три вторичные обмотки, при соединении в треугольник соединены последовательно, образуя тем самым замкнутую цепь. В этой цепи отсутствует ток, так-как ЭДС фаз сдвинуты на 120 градусов и их сумма в каждый момент времени равна нулю. Так же ток равен нулю при соблюдении тотчасно следующих условий – ЭДС имеют синусоидальную форму, обмотки имеют одинаковые числа витков.

Звезда и треугольник в вопросе о третьих гармониках трансформаторов

В трансформаторах схему треугольник используют кроме прочего для получения токов третьих гармоник, которые необходимы для создания синусоидальной ЭДС вторичных обмоток. Другими словами, для исключения третьей гармонической составляющей в магнитном потоке.

Чтобы ввести третьи гармоники при соединении в звезду — соединяют нейтраль звезды с нейтралью генератора, по этому пути и начинают пробегать третьи гармоники.

Соединение обмоток трансформатора в зигзаг

Соединение в зигзаг используется в случае, если на вторичных нагрузках неравномерная нагрузка. После соединения в зигзаг нагрузка распределяется более равномерно по фазам и магнитный поток трансформатора сохраняет равновесие, несмотря на неравномерную нагрузку.

Рассмотрим соединение в зигзаг-звезду трехфазного силового трансформатора. Схематично изображение приведено на рисунке.

Первичные обмотки соединяются в звезду. Далее разделяем каждую вторичную обмотку напополам. И далее соединяем, как показано на рисунке.

При соединении в зигзаг-звезду потребуется большее число витков, чем при простой звезде. Также при таком соединении возможно получение трех классов напряжения, например 380-220-127В.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное

Группы соединения силовых трансформаторов

Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.

Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.

12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)

Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12

11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)

Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11

10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)

Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10

9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)

Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9

8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)

Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8

7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)

Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7

6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)

Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6

5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)

Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5

4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)

Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4

3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)

Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3

2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)

Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2

1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)

Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1

Укажем некоторые особенности отдельных схем:

Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;

Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.

Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;

Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.

Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.

Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное