Дәріс конспектісі

Дәріс тақырыбы: Үш фазалы трансформаторлар. Магниттік сұлбалар (схемалар). Орамалардың қосылу схемалары. Трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі.

Үш фазалы трасформаторлар

Қуаты орта және үлкен болатын өндірістік қондырғыларды қоректендіру үшфазалы айнымалы ток козінен қоректенетін түзеткіш схемалар қолданылуы мүмкін. Бұл схемаларды қоректендіру үшін үшфазалы трансформаторлар қолданылады. Үшфазалы трансформаторлар топтасқан болып жасалуы мүмкін (3.1-сурет), яғни трансформатор үш бір фазалы трансформаторлардан құралады және әрбір трансформатор кәдімгі бір фазалы трансформатор ретінде жұмыс жасайды. Екінші түрі үш стерженді (3.2-сурет).

Бірінші және екінші ретті орамдарын жұлдызша (Y) немесе үшбұрыш (Δ) схемаларының бірімен жалғауы мүмкін, қандай схемамен жалғанғанын трансформатордың құжаттық берілгендері болып табылады,яғни қандай схемамен жалғанғаны көсетіледі, мысалы Y/Y (3.2-сурет үшін) бөлшектің алымы бірінші ретті , ал бөлімі екінші ретті орамдардың жалғану схемасын көрсетеді

Топтасқан трансформаторда магниттік жүйе симметриялы болады, оларды зерттеу кезінде әрбір тарнсформаторды жек қарастыруға болады, сондықтан бір фазалы трансформатор үшін жазылған теңдіктердің барлығын, оның векторлық диаграммасын, ауыстыру схемасын топтасқан үшфазалы трансформатордың әрбір фазасындағы процесстер үшін дұрыс деп есептеуге болады.

3.1-сурет. Топтасқан үшфазалы трансформатор

Үш стерженьді трансформатордың жекелеген стержендерінің магнит ағындарының геометриялық қосындысы кез-келген уақытта нольге тең, сондықтан магнит тізбегінің тұйық контурлы болуын қамтамасыз ету үшін қарастырылатын магнит өткізгіштің арнай учаскелерінің қажеті жоқ. Үшстерженьді трансформатордың артықшылығы да осы, яғни магнит өтікізгіш массасының аздығы болып табылады. Бірақ бұл оның кемшілігі болыпта табылады, себебі ортадағы жіне шеткі стрежендердегі магнит ағынының жолы әртүрлі болғандықтан олардың магниттік кедергілері де әркелкі. Магниттік кедергілердің әртүрлілігі магниттендіру токтарының бір-бірінен айырмашылығына алып келеді.

Үш стерженьді трансформаторда барлық алты орамдар ортақ өзекшеге орналасқан, сондықтан есептеулер кезінде орамдардың бір-біріне әсерін де ескеру керек. Көбінесе бұл трансформаторлардыңда теңдеулерін бірфазалы трансформатор теңдеулеріне келтіреді, сондықтан осыған дейін үшфазалы трансформатордың әрбір фазасы үшін алынған теңдеулер бұлар үшін де дұрыс болып табылады.

Бұл трансформатордың трансформациялау коэффициенті сызықты кернеулердің қатынасыретінде анықталады, сондықтан ол орамдардың тармақ саны ғана емес сонымен қатар орамдардың жалғану схемасына да байланысты.

3.2-сурет. Үш фазалы үш стерженьді трансформатордың схемасы

Орамалардың қосылу схемалары

Бір фазалы трансформаторды қарастырайық

3.3-сурет. Бір фазалы трансформатор орамаларының қыспақтарының белгіленуі

МЕСТ-ке сәйкес орама қыспақтары берілген суретте көрсетілгендей белгіленеді. Жоғарғы кернеу орамаларының басы мен аяғы сәйкесінше А және X бас әріптерімен белгіленеді. Төменгі кернеу орамаларының басы мен аяғы сәйкесінше а және х кіші әріптермен белгіленеді.

Үш фазалы трансформаторлардың орамаларының қыспақтары 3.4-суретте көрсетілгендей белгіленеді.

3.4-сурет. Үш фазалы трансформатор орамаларының қыспақтарының белгіленуі

Орама қыспақтарының белгіленуін біле отырып, біз үш фазалы трансформатордың және үш фазалы топтың орамаларын жұлдызшаға немесе үшбұрышқа дұрыс жалғай аламыз. Оларды сонымен қатар трансформаторлардың параллель жұмыс істеу кезінде де білу қажет.

Ораманы қосу, мысалы жоғарғы кернеудің орамасын жұлдызшаға қосу 3.5-суретте көрсетілген.

3.5-сурет. Ораманы жұлдызшаға қосу

Бұл жағдайда сызықтық кернеу есе фазалық кернеуден үлкен, ал сызықтық ток фазалы токқа тең.

3.6-суретте ораманы үшбұрышқа жалғау көрсетілген.

3.6-сурет.Ораманы үшбұрышқа жалғау

Бұл жерде сызықтық кернеу фазалық кернеуге тең, ал сызықтық ток фазалық токтан есе үлкен. Орамаларды жұлдызша-жұлдызша етіп жалғауды Y/Y етіп белгілейді. Орамаларды жұлдызша-үшбұрыш етіп жалғауды Y/Δ етіп белгілейді. Егер жұлдызша етіп жалғанған орамадан нөлдік нүкте шығарылса, онда мұндай жалғануды Y₀ белгілейді және нолі бар жұлдызша деп атайды.

Трансформатордың U_сыз.1 және U_сыз.2 сызықтық кернеулерінің қатынасы орама орамдарының санына ғана емес олардың қосылу тәсілдеріне де байланысты болады.

Y/Y кезінде

Y/∆ кезінде

∆/Y кезінде

Жалғану топтары

Фаза бойынша ығысуға байланысты сызықтық бірінші және екінші ретті э.қ.к-ң арасында бірдей қыспақтарда трансформаторларды жалғану топтарына бөледі.

Жалғану топтарын белгілеу үшін 1-ден 12-ге дейін бүтін сандар таңдалады. Бұл жерде бір саны 30⁰-қа сәйкес келеді деп шартты түрде қабылданған. Жоғарғы кернеу орамаларының э.қ.к.-ң векторымен жалғану топтарын анықтау кезінде минуттық тілді, ал төменгі кернеу орамаларының э.қ.к.-ң векторымен сағаттық тілді салыстыру керек. Бұрыштың саналуы минуттық тілден сағаттық тілге қарай олардың айналу бағыты бойынша жүргізіледі.

Орамалары 3.7-суретте көрсетілген бір фазалы трансформаторды қарастырайық.

3.7-сурет Бір фазалы трансформатор 1/1-12.

Егер олар ораудың бірдей бағыты кезінде орындалса (мысалы, сағат тілі бойынша, егер А дан X-ке және a-дан х-ке қарай қараса), онда оларға келтірілген э.қ.к.бір жаққа бағытталған векторлар болып көрсетіледі. (3.7-сурет). Мұндай трансформатор 12 санымен белгіленетін жалғану тобына жатады. Оның шартты белгіленуі 1/1-12.

Егер сол трансформаторда төменгі кернеу орамасы болса және онда алдыңғы жағдаймен салыстырғанда қыспақтардың белгіленуі көрсетілсе, онда э.қ.к.-ң арасындағы жылжу 180⁰-қа тең болады. (3.8-сурет).

3.8-сурет. Бір фазалы трансформатор 1/1-6.

Мұндай трансформатор 6 санымен белгіленетін жалғану тобына жатады.

Орамаларының жалғануы Y/∆ үш фазалы трансформаторды қарастырайық (3.9-сурет).

3.9-сурет. Үш фазалы трансформатор Y/∆-11.

Осы суретте келтірілген э.қ.к.-ң векторлық диаграммалар сызықтық э.қ.к.-ң арасындағы ығысу 330⁰-қа тең екенін көрсетеді. Яғни, трансформатор 11 топқа жатады. Ол Y/∆-11 деп белгіленеді.

Орамаларды Y/∆ (немесе ∆/Y) қосу кезінде барлық тақ топтарды 1, 3, 5, 7, 9, 11 аламыз.

Жалғану топтарының тек екеуі ғана 12 және 11 топтар стандартталған. Барлық шығарылатын бір фазалы трансформаторлар және орамалары Y/Y етіп жалғанған үш фазалы трансформаторлар 12 топқа жатады, ал орамалары Y/∆ етіп жалғанған үш фазалы трансформаторлар 11 топқа жатады

Трансформаторларды параллель жұмыс істеуі

Әдетте электрмен жабдықтау сенімді болу үшін трансформатор лаустанцияларында екі немесе одан да көп трансформаторлар қояды. Екі не одан да көп трансформаторлар бір трансформатордың қуаты электр қабылдағыштарың қуатынан аз болған жағдайда да қойылады. Бұл трансформатордың кірмелік орамалары бір кернеулі желіге жалғанады да, ал шықпалық орамаларына номинал кернеулері бірдей электр қабылдағыштар қосылады. Ендеше номинал кернеулері бірдей электр қабылдағыштарды жабдықтайтын және бір желіге жалғанатын лаустанциялық трансформаторлар өзара параллель жалғанған.

3.10-сурет. Трансформаторларды параллель қосу (а) және

олардың шықпалдық орамаларының орынбасарлық схемасы (б).

Осы айтылғандардан және 3.10, а-суреттен көрініп тұрғандай, трансформаторларды жүмысқа параллель қосу үшін олардың кірмелік және шықпалық орамаларының номинал кернеулері өзара тең болуы керек. Бұл шарт егер трансформаторлардың трансформация коэффициенттері езара тең болса ғана, орындалады. 3.10, б-суретте параллель жалғанған екі трансформатордың шыкпалық орамалары тізбегінің орынбасарлык схемасы келтірілген. Егер шықпалық орамалардың ЭҚК-тері өзара тең болмаса, ягни Е₁—Е₂ шарты орындалмаса, онда тіпті бос жүріс әлпінде де шықпалық орамалармен ток жүреді. Бұл ток орамаларды қыздырып қосымша шығын тудырады. Ал Е₁ =Е_г шарты орындалуы үшін трансформаторлардың жалғану группалары бірдей болуы керек, яғни шықпалық орамалардың ЭҚК-терінің сан мәндері ғана емес фазалары да өзара тең болуы керек.

Орынбасарлық схема бойынша трансформаторлардың шықпалық орамаларының тогы

_, .

Е₁=Е₂ шарты орындалады деп есептеп, бінінші теңдікті екінші теңдікке бөлсе

немесе

Егер қысқа тұйықталу кедергілерінің орнына олардың мәндерін (6.6) қойса, онда

Ал қысқа тұйықтау кернеулері өзара тең болса, яғни U_k1=U_k2 , онда

Бұдан қысқа тұйықтау кернеулері тең болған кезде параллель қосылған трансформаторлардың жүгі олардың номинал қуаттарына пропорционал болады, ягни ортақ жүк олардың номинал қуаттарына қарай бөлінеді (қуаты үлкен трансформатордың жүгі де үлкен, ал қуаты аз трансформатордың жүгі де аз) деген қорытынды туады.

Сонымен, трансформаторларды жұмысқа параллель қосу үшін үш шартты орындау керек:

1) трансформация коэффициенттері тең болуы керек, яғни k₁=k₂;

2) жалғану группалары бірдей болуы керек;

3) қысқа тұйықтау кернеулері өзара тең болуы керек, яғни u_қ1=u_қ2.