Які бувають схеми з'єднання обмоток трансформатора

На сьогоднішній день найпоширенішими і хорошими прийнято вважати трифазні трансформатори. Кожна з трьох сторін повинна мати відповідну обмотку. Кожна обрана обмотка обов'язково повинна бути з'єднана за певною схемою, яка оптимально підходить.

Схема трансформатора з двома обмотками.

Є багато типів з'єднання всіх обмоток для трансформаторів. Три найпростіші схеми повинні використовуватися комплексно, щоб забезпечити нормальну роботу установки. Але для визначення конкретного виду потрібно взяти до уваги і деякі поради і параметри.

Параметри, які важливо враховувати при виборі схеми

Як правило, дуже складно самостійно визначитися з тим, яку саме схему обмотки для трансформаторної установки вибрати. І навіть якщо ви будете залучати для такої справи фахівців, важливо знати основні параметри, які необхідно враховувати під час вибору. До них відносяться:

Таблиця значень трифазних трансформаторів.

1. Потужність трансформатора. Важливо врахувати не тільки загальну потужність, але і її мінливі значення на окремих ділянках. Адже сучасні трансформаторні установки відрізняються своїми значеннями по потужності в різних фазах.
2. Схема харчування. Прилад може харчуватися як від мережі, так і від перетворювача. При цьому навіть мережеве харчування може бути від трьох або чотирьох проводів.
3. Облік економії. Як правило, під час вибору схем саме економічність використання матеріалів для обмоток грає одну з найважливіших ролей. Чим менше матеріалів потрібно для схеми, тим вигідніше буде обмотка.
4. Рівень напруги аналогічно потужності приймається до уваги як в загальному вигляді, так і за показниками на окремих ділянках.
5. Симетрія або асиметрія навантаження. Вона повністю залежить від симетричною або асиметричною схеми напруги. Відповідно, досягається певне значення по симетрії.

Отже, вказані параметри прийнято вважати головними при виборі схеми з'єднання обмотки для трансформатора. Тільки після підрахунків необхідно братися за більш детальний підбір схеми, який дуже важливий для ефективної роботи установок.

Найпростіші види обмоток

Схема броньового типу трифазного трансформатора.

Є три основні варіанти обмоток для трансформатора. Це з'єднання зіркою, зигзагом і трикутником. Кожна характеризується певними параметрами, які виконують свої функції. Тому надзвичайно важливо підібрати тип з'єднання правильно. Щоб розуміти, про що йде мова, розглянемо всі три варіанти більш детально.

З'єднання обмоток трикутником (D, d) робиться у вигляді кільця, де всі три фази з'єднані послідовно. Воно є найпоширенішим і затребуваним на сьогоднішній день. З'єднання дає можливість циркулювати вільно току всередині кільця. Це так звана третя гармоніка. Якщо хоча б на одній частині трансформатора не буде забезпечено такий трикутник (або кільце), то струм всередині вільно переміщатися не зможе, що дуже сильно спотворить напруга.

З'єднання обмоток зіркою (Y, y) представляє собою наявність в єдиною нейтральною точці усіх кінців обмотки. У підсумку виходить фігура, схожа на зірку, в середині якої завжди буде зберігатися нейтралітет. Воно дозволяє максимально захистити прилад від перенапруги. Також можна буде завжди створити необхідне за параметрами заземлення.

З'єднання обмоток трансформатора зигзагом (Z, z) в обов'язковому порядку повинно мати два відводи, в яких будуть циркулювати струми нульової послідовності.

Малюнок 1. Схема з'єднання обмоток для трансформаторних установок виду Yd.

Так буде відбуватися хороша балансування струмів і напруг в трансформаторі. При цьому опір буде повністю залежати від магнітного розсіювання між відводами зигзагом.

Отже, можна зробити висновок, що для стандартного трифазного трансформатора можуть бути комплексно використані всі три схеми. При цьому для сторони з найбільшим напругою переважно вибрати з'єднання зіркою, а інші сторони зробити зиґзаґоподібної і трикутної обмотками.

Основні 5 схем обмоток для трифазного трансформатора

Але жоден трансформатор не може містити виключно певний вид обмотки. Тому для трифазних типів трансформаторів застосовуються конкретні групові схеми. Є всього 5 найпоширеніших схем. Вони ідентифікуються латинськими буквами, які позначають вид обмотки (описані вище), і цифрами, що позначають зрушення по фазі. Додатково можуть вводитися латинські букви N і n, які позначають висновок нейтрального затиску для первинної та вторинної обмоток відповідно на клемні частини.

З'єднання обмоток для трансформаторних установок виду Yd, наприклад, як на рис. 1, використовується для підвищують трифазних установок. Якщо первинна і вторинна обмотки будуть з'єднані за допомогою трикутника, то гармоніка всіх струмів буде текти по замкнутій ланцюжку, а магнітний потік буде майже повністю відсутнім, що дуже вигідно. Можна зробити первинну обмотку методом зірки. Але її нейтральна частина обов'язково повинна бути надійно заземлена дроселем. Це теж вважається дуже зручним.

Малюнок 2. Схема з'єднання обмоток типу Dy.

Схема типу Dy застосовується в основному для понижуючих типів трансформаторів, що мають велику потужність. Приклад такої схеми показаний на фото (рис. 2). Це дуже добре, особливо в умовах асиметричних навантажень, так як нейтральна частина буде дозволяти використання одночасно і фазного, і лінійного типів напруги за рахунок хорошого свого заземлення. Оптимально використовувати цю схему обмотки для трансформаторів, які працюють від мережі з низькою напругою.

З'єднання обмоток силових трансформаторів по типу Dz і Yz застосовується для понижуючих типів установок, основна потужність яких дуже низька. Тут зазвичай в якості основного використовується з'єднання за допомогою зигзага, а його нейтральна точка виводиться на Клемник для використання напруг через фази. Але часто замість зигзага використовують форму зірки. Це робиться тільки з тієї причини, що зірка має на увазі меншу кількість використовуваної міді для обмотки, що дає можливість економити.

Ці два види добре використовувати, коли в одній частині трансформатора необхідно розподілити напруги симетрично. У всіх інших випадках їх використовувати не рекомендується, так як може просто знизитися рівень роботи приладу.

Ще однією найпоширенішою схемою для трифазного трансформатора прийнято вважати схему по типу Yy. Її приклад показаний на рис. 3. Вона має на увазі використання виключно обмотки по типу зірки. Вона не найзручніша, проте успішно використовується для трансформаторів, що мають не дуже велику номінальну потужність. Доводиться стикатися з необхідністю компенсувати вплив вищих гармонік струму.

Для нейтралізації доцільно додатково вводити компенсаційну обмотку по типу трикутника. Це особливо важливо, якщо в трансформаторі крім трикутника застосовується ще зірка, що дає нейтральну точку.

Корисні поради для групових схем

Але є багато модифікованих трансформаторів. Тому має сенс розглянути деякі корисні поради по з'єднанню обмоток в окремих випадках. Дуже важливо враховувати тут параметри сердечника трансформатора і кількість стрижнів в осерді.

Малюнок 3. Схема з'єднання обмоток типу Yy.

1. Якщо сердечник містить в собі 5 стрижнів, то вкрай важливо правильно здійснити обмотку у вигляді трикутника. У цьому випадку саме трикутник буде провокувати загасання гармонійних потоків, що забезпечить їх вирівнювання по синусоїді. Так, напруга практично неможливо буде спотворити. В осерді з п'ятьма стрижнями необхідно трикутну обмотку робити саме там, де вимірювання показують яскраво виражений недолік струмів по синусоїді і нерівномірні скачки напруги.
2. Якщо на трансформаторі нейтраль потрібно використовувати для зарядки, то краще за все зробити її обмотку у вигляді зірки, а прилеглу сторону - трикутником. Це дасть хороший рівень для основного опору послідовності по нулю і забезпечить баланс для струмів. Інша сторона трансформаторної установки може бути виконана як трикутником, так і зигзагом. Така групова схема підходить в даному випадку як для сердечника з п'ятьма, так і з трьома стержнями.
3. Для деяких типів трансформаторних установок доцільно застосовувати компенсаційні обмотки. За змістом це ті ж з'єднання трикутником, тільки вони вже будуть третинними. Для вторинного напруги буде використовуватися вид зигзага, а для первинного можна зробити з'єднання трикутником. Така схема з'єднання обмоток трансформатора передбачає гарне зниження повного опору нульової послідовності і максимальне вирівнювання напружень.

Схеми обмоток є своєрідними регуляторами напруги. Вони здатні не тільки його вирівнювати, але і змінювати значення, що є дуже важливим в деяких випадках.

Отже, яке буває з'єднання обмоток силових трансформаторів, ви тепер знаєте.

За допомогою простих дій є можливість домогтися необхідного рівня напруги на установці і його зміщення між сторонами відносно один одного.