Трехобмоточные трансформаторы

Трехобмоточные трансформаторы 

Если необходимо получить несколько напряжений, то вместо требующихся  для этого нескольких отдельных  двухобмоточных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации может быть использован один4многообмоточный трансформатор. Это позволяет упростить и удешевить трансформаторную подстанцию. Процессы, происходящие в двухобмоточных трансформаторах, можно обобщить и вывести общие уравнения, описывающие процессы, происходящие в 'многообмоточном трансформаторе.

Пусть трансформатор имеет  п обмоток. Для такого n-обмоточного трансформатора справедливы уравнения равновесия э. д. с. и намагничивающих сил.

Обозначим через I1,I2…In токи, протекающие в обмотках трансформатора, а через w1, w2…wn числа витков соответствующих обмоток. Согласно закону магнитного равновесия получим:

I1w1+I2w2+I3w3+…+Inwn=I0w1

т. е. сумма намагничивающих  сил всех обмоток равна намагничивающей силе холостого хода. Намагничивающая сила первичной обмотки создает магнитный поток в магнитопроводе и компенсирует размагничивающее действие токов всех остальных обмоток.

Рассмотрим трехобмоточные трансформаторы, имеющие широкое распространение. Опыт холостого хода трехобмоточного трансформатора, когда обе вторичные обмотки разомкнуты, ничем не отличается от опыта холостого хода обычного двухобмоточного трансформатора и дает возможность определить ток холостого хода I0, потери холостого хода Р0 и коэффициенты трансформации.

В данном случае мы получим  два коэффициента трансформации k12 и k13 между первой и второй и между  первой и. третьей обмотками трансформатора. По общему правилу

K12=E1/E2=w1/w2; K13=E1/E3=w1/w3;

По известным двум коэффициентам  трансформации можно определить, третий k23 между второй и третьей  обмотками:

K23=E2/E3=w2/w3=k13/k12

Для определения параметров короткого замыкания производят три опыта короткого замыкания: между обмотками 1 и 2 при разомкнутой  обмотке 3; между обмотками 1 и 3 при  разомкнутой обмотке 2; между обмотками 2 и 3 при разомкнутой обмотке 1.

Пусть r1,r2,r3 — активные сопротивления  и x1,x2,x3— индуктивные сопротивления  соответствующих обмоток. В двухобмоточных трансформаторах индуктивные сопротивления обмоток определяются потоками рассеяния этих же обмоток. В трехобмоточных трансформаторах индуктивные сопротивления обмоток определяются некоторым эквивалентным потоком рассеяния, слагающимся из потока рассеяния данной обмотки и потоков рассеяния двух других обмоток.

Для трехобмоточного трансформатора, так же как и для двухобмоточного, можно построить эквивалентную схему

Наиболее широкое распространение  имеют трехобмоточные трансформаторы, имеющие одну первичную и две вторичные обмотки. Как видно из векторной диаграммы и эквивалентной схемы такого трансформатора, характерной особенностей его является взаимное влияние вторичных обмоток. Если изменится нагрузка в одной из обмоток (например, второй), то изменится напряжение U2 не только этой обмотки, но и напряжение U3 другой вторичной обмотки. Это объясняется тем, что изменение тока в какой-либо одной вторичной обмотке вызывает соответствующее изменение тока в первичной обмотке. Вследствие изменения падения напряжения в полном сопротивлении первичной обмотки меняются как э. д. с, так и напряжения всех вторичных обмоток.

В конструктивном отношении  трехобмоточные трансформаторы подобны двухобмоточным. На магнитопроводе трехобмоточного трансформатора помещаются три обмотки — высшего напряжения, среднего напряжения и низшего напряжения. На стержне магнитопровода обмотки могут располагаться различным образом. Ближе к стержню может быть расположена обмотка НН, СН или ВН. Располагать обмотку ВН около стержня нецелесообразно, так как очень сложно осуществить изоляцию ее от магнитопровода. При расположении обмотки ВН на переферии (индуктивные сопротивления рассеяния и напряжения короткого замыкания между обмотками ВН и какой-либо другой (СН и НН) будут меньше для той обмотки, которая расположена ближе к обмотке ВН.

Номинальной мощностью трехобмоточного трансформатора называется мощность его наиболее мощной обмотки, которой всегда является обмотка ВН. Изготовление трехобмоточного трансформатора в случае, когда мощность одной из его вторичных обмоток невелика, неэкономично. Поэтому мощности обмоток ВН, СН, НН трехобмоточного трансформатора в процентах от его номинальной мощности обычно составляют: 1) 100, 100, 100; 2) 100, 100, 66,7; 3) 100, 66,7, 100; 4) 100, 66,7, 66,7

Трехфазные трансформаторы также выполняются трехобмоточными либо с соединением обмоток ВН и СН в звезду, а обмотки НН в треугольник, либо с соединением обмотки ВН в звезду, а обмоток СН и НН — в треугольник. Схемы соединения обмоток, диаграммы векторов фазных э. д. с. и условные обозначения трехфазных трехобмоточных трансформаторов приведены на  (рис. 13).

Трехобмоточные трансформаторы обычно строят на большие мощности: 5600—31500 ква (трехфазные) и 5000—40 000 ква (однофазные) при напряжении обмоток ВН 110—121 кв, СН 34,5— 38,5 кв и НН 3,15—15,75 кв.

В некоторых случаях применяют  трехобмоточные трансформаторы с двумя первичными и одной вторичной обмоткой. Такие трансформаторы используют на крупных электрических станциях, когда возникает необходимость в работе двух или трех генераторов на общую линию электропередачи через один мощный повышающий трансформатор. Иногда трансформаторы имеют две первичные обмотки с различными номинальными напряжениями.