Комплексное руководство по 3-фазным трансформаторам

Введение

3-фазные трансформаторы являются важными компонентами в современных электрических системах, широко используемых в промышленных, коммерческих и коммунальных приложениях. Эти трансформаторы предназначены для удовлетворения потребностей в мощности 3-фазных систем переменного тока, которые являются более эффективными и экономически эффективными, чем однофазные системы, особенно для тяжелых и крупномасштабных операций. Возможность подключения этих трансформаторов в различных конфигурациях обеспечивает гибкое распределение мощности.

В этой статье мы погрузимся в различные 3-фазные соединения трансформаторов, как они работают, и их приложения.

Типы 3-фазных трансформаторных соединений

3-фазные трансформаторы могут быть подключены в различных конфигурациях для удовлетворения конкретных требований к напряжению и мощности. Основными типами 3-фазных трансформаторных соединений являются:

Delta-Delta (Δ-Δ) соединение

Соединение Star-Delta (Y-Δ)

Delta-Star (Δ-Y) соединение

Звездная звезда (Y-Y) соединение

Зигзаговое (ZZ) соединение

1. Соединение Delta-Delta (Δ-Δ)

Соединение Delta-Delta является одним из наиболее распространенных и надежных 3-фазных трансформаторных соединений. В этой конфигурации основные и вторичные обмотки трансформатора связаны в треугольной форме. Это означает, что каждая обмотка образует закрытый цикл, создавая дельта -соединение.

Преимущества:

Высокая возможность передачи мощности.

Нейтральный не требуется.

Хорошо справляться с несбалансированными нагрузками.

Идеально подходит для применений с высокой загрузкой и двигателем.

Недостатки:

Может привести к дисбалансу напряжения в системе при определенных условиях.

В случае неисправности дельта -соединение не имеет нейтрального, чтобы обеспечить ссылку на обнаружение неисправностей.

Общие приложения:

Используется в мощных приложениях, где нагрузка сбалансирована.

Подходит для промышленных применений, таких как крупные двигатели и машины.

2. Соединение Star-Delta (Y-Δ)

В соединении с звездой-дельта первичная обмотка подключается в конфигурации звезды, в то время как вторичная обмотка подключена в дельта-конфигурации. Этот тип соединения обычно используется для преобразователей понижения.

Преимущества:

Уменьшает напряжение на вторичной стороне.

Обеспечивает нейтральную точку на основной стороне.

Может выдерживать более высокие перегрузки и неисправности.

Недостатки:

Требуется две отдельные схемы для высоких напряжений.

Не так эффективно, как чисто дельта -соединение в некоторых сценариях.

Общие приложения:

Университетские трансформаторы в сети распределения мощности.

Используется в низковольтных системах вторичного распределения.

3. Delta-Star (Δ-Y) соединение

В подключении Delta-Star основные обмотки подключены в дельта-конфигурации, а вторичные обмотки подключены в конфигурации звезды. Эта конфигурация используется в высоковольтных системах передачи для снижения уровней напряжения до более безопасного, полезного уровня для потребителей.

Преимущества:

Обеспечивает нейтральную точку на вторичной стороне, что позволяет питание как однофазных, так и трехфазных нагрузок.

Хорошо для передачи на большие расстояния, потому что она уменьшает потери линии.

Недостатки:

Дисбаланс напряжения может возникнуть, если одна из фаз работает должным образом.

Вопросы заземления могут возникнуть на второй стороне.

Общие приложения:

Используется в системах электрической передачи и распределения для целей понижения напряжения.

Найдено в жилых и коммерческих энергетических системах.

4. Соединение Star-Star (Y-Y)

В конфигурации звезды звезда как первичные, так и вторичные обмотки подключены в звездном расположении. Эта конфигурация обычно используется в системах, где как первичная, так и вторичная сторона должны иметь нейтральные точки.

Преимущества:

Как основная, так и вторичная сторона обеспечивают нейтральную точку, что позволяет легко подключаться к сбалансированной нагрузке.

Хорошо работает для средней передачи.

Недостатки:

Подвержен вопросам сдвига фазового сдвига в определенных условиях.

Более восприимчиво к разломам и выпускам наземных вопросов из -за наличия двух нейтральных точек.

Общие приложения:

Жилые сети распределения энергии.

Системы с низким и средним напряжением.

5. Зигзаговое (ZZ) соединение

Зигзаговое соединение является менее распространенной конфигурацией, но используется в некоторых особых случаях, таких как заземление и конкретные проблемы с качеством электроэнергии. Зигзаговое соединение помогает подавлять гармоники и уменьшить ток на основе.

Преимущества:

Подавляет гармоники и снижает нестабильность системы.

Помогает с заземлением в системах, где другие соединения могут вызвать проблемы.

Недостатки:

Сложный для реализации и поддержания.

Менее эффективно по сравнению с другими конфигурациями.

Общие приложения:

Заземляющие трансформаторы.

Используется в тех случаях, когда гармоническое подавление имеет решающее значение.

Конфигурации проводки и отношения напряжения

Понимание коэффициентов напряжения в 3-фазных трансформаторах имеет решающее значение для правильной проводки. Коэффициент напряжения зависит от типа используемого трансформатора.

Соединение Delta-Delta: без изменений в соотношении напряжения. Первичное и вторичное напряжение одинаково.

Соединение Star-Delta: напряжение на вторичной стороне ниже √3.

Соединение Delta-Star: напряжение на вторичной стороне уменьшается в коэффициенте √3.

Соединение Star-Star: без изменений в соотношении напряжения, но заземления важны.

Общая формула для соотношений напряжения в 3-фазных трансформаторах:

Где:

V.. _{п резкий} является основным напряжением.

V.. _{второстепенный} это вторичное напряжение.

Не _пrimary это количество поворотов в первичной обмотке.

Не _{второстепенный} это количество поворотов во вторичной обмотке.

Применение 3-фазных трансформаторов

3-фазные трансформаторы используются в широком спектре применений из-за их универсальности и эффективности. Некоторые ключевые использование включают в себя:

Передача питания и распределение: 3-фазные трансформаторы имеют решающее значение для увеличения или ускорения напряжений в системах передачи мощности. Высоковольтные линии передачи используют трансформаторы, чтобы уменьшить напряжение до безопасных уровней для жилого и коммерческого использования.

Промышленные применения: крупные машины, двигатели и другое промышленное оборудование часто полагаются на 3-фазные системы для оптимальной производительности и энергоэффективности.

Коррекция коэффициента мощности: трансформаторы в соединениях Delta-Star или Star-Delta часто используются в системах коррекции коэффициента мощности для управления балансировкой нагрузки и эффективности на промышленных предприятиях.

Системы возобновляемых источников энергии: в солнечных и ветроэнергетических системах 3-фазные трансформаторы используются для подключения сгенерированной мощности к сетке, обеспечивая стабильную и эффективную передачу