Při zapínání transformátorů pro paralelní provoz v elektrických systémech a při vývoji řízených usměrňovacích obvodů je nutné znát úhel fázového posunu lineárních EMF vinutí vysokého a nízkého napětí. Skupina připojení vinutí transformátoru je určena úhlem fázového posunu stejných lineárních vinutí EMF nejvyššího (VN) a nízkého napětí (LV) měřených ve směru hodinových ručiček od lineárního vektoru EMF vinutí VN k vektoru NN. Skupina zapojení závisí na schématu zapojení vinutí (např. „hvězda“ U nebo „trojúhelník“ D), směru vinutí cívek vn a nn a pořadí označení začátků a konců fází. U výkonových transformátorů musí být směr vinutí všech cívek stejný.
Začátky a konce fází vinutí třífázových transformátorů jsou označeny podle GOST 11677-85, jak je uvedeno v tabulce. 6.1.
Fázové značení třífázových dvouvinutých transformátorů
Třífázové dvouvinuté transformátory mohou mít různé skupiny připojení – od 0 do 11.
Pro určení skupiny podle daného schématu zapojení vinutí a označení fáze je nutné sestrojit schéma lineárního EMF vinutí VN a NN a určit úhel mezi kterýmkoli ze stejných lineárních EMF těchto vinutí (např. a). Číslo skupiny můžete určit vydělením výsledného úhlu posunu 30° nebo pomocí metody hodin. K tomu je vektor lineárního EMF vinutí VN kombinován s minutovou ručičkou hodin, nastavenou na 12 (nebo 0); pak lineární vektor EMF vinutí NN, zarovnaný ve směru hodinových ručiček, bude indikovat číslo skupiny.
Na typovém štítku transformátoru je za označením schématu zapojení vinutí uvedeno číslo skupiny (například Y/Y – 0 nebo Y/D – 11).
Na Obr. Obrázek 6.9 ukazuje jako příklad některé skupiny zapojení vinutí transformátoru a odpovídající diagramy EMF.
Rýže. 6.9. Schémata zapojení a schémata EMF pro skupiny Y/Y – 0 a D/Y-11
Při konstrukci diagramu je třeba vzít v úvahu následující: pokud jsou některá fázová vinutí NN a VN umístěna na stejném jádru magnetického jádra a mají stejné umístění označení začátků a konců, pak vektory jejich fázového EMF fázových vinutí se ve směru shodují (například na obr. 6.9, A). EMF fázových vinutí umístěných na stejné tyči a majících opačné polohy začátků a konců jsou posunuty o 180°, tzn. jsou v protifázi.
Při stejných schématech zapojení vinutí VN a NN (Y/Y, D/D) se získají sudá čísla skupin, s různými (Y/D, D/Y) – lichá čísla.
Pokud je potřeba znázornit schéma zapojení vinutí transformátoru pro danou skupinu, sestrojte nejprve označené trojúhelníky lineárních EMF vinutí HV a LV s posunem stejnojmenného lineárního EMF o úhel odpovídající dané skupině. Poté jsou v lineárních trojúhelníkech EMF znázorněny fázové vektory EMF: pokud je připojeno vinutí Y, zobrazují hvězdu fáze EMF, a pokud D – trojúhelník fázového EMF. V tomto případě jsou fázové EMF vektory každého vinutí opatřeny šipkami směřujícími od konců fází k začátkům; všechny fázové vektory EMF vinutí D jsou směrovány ve směru nebo proti směru hodinových ručiček. Konce fázových EMF vektorů obou vinutí jsou označeny.
Zobrazena, zatím bez označení, jsou tři fázová vinutí pro VN a tři pro NN. Dále jsou označeny začátky a konce vinutí fáze VN, počínaje od libovolné svorky, ale ve stejném pořadí jako ve vektorovém diagramu. Připojte konce fázových vinutí VN: pro Y – do uzlu, pro D – s propojkami podle vektorového diagramu.
Poté jsou na vektorovém diagramu nalezeny vektory fázového EMF HV a LV, které se shodují ve směru nebo směřují opačně. Odpovídající fázová vinutí jsou umístěna na stejné tyči transformátoru. Svorky příslušného vinutí fáze NN jsou označeny s ohledem na umístění svorek vinutí fáze VN a směry vektorů fázového EMF. Zkontrolujte pořadí uspořádání svorek vinutí NN. Mělo by být stejné jako u vinutí VN. Nakonec se konce fázových vinutí NN spojí v souladu se zadaným obvodem a vektorovým diagramem. Příklad pro obvod D/Y-9 je na Obr. 6.10.
U třífázových transformátorů ve vektorovém diagramu může trojúhelník lineárního EMF vinutí NN abc zaujímat dvanáct různých pozic vzhledem k trojúhelníku ABC lineárního EMF vinutí vn, což odpovídá dvanácti skupinám připojení. Každá skupina připojení odpovídá určitým hodnotám napětí UbB, UbC, NEBOcB, které lze získat spojením bodů А и а Vinutí VN a NN na schématu a na schématu zapojení při experimentálním testování spojovacích skupin. Pomocí vektorových diagramů můžete vypočítat hodnoty uvedených napětí. Odpovídající vzorce jsou uvedeny v tabulce. 6.2.
Výpočtové vzorce pro experimentální testování skupin zapojení vinutí transformátoru
Existují různé možnosti připojení primárního a sekundárního vinutí. Třífázová vinutí transformátorů lze zapojit do hvězdy, trojúhelníku nebo klikatého spoje. Schéma zapojení vinutí je obvykle označeno těmito symboly: a) – zapojení do hvězdy bez výstupu na střed, b) – zapojení do hvězdy s výstupem na střed nebo s nulovým vodičem, c) – zapojení do trojúhelníku, d) – klikaté zapojení “, e) – klikaté spojení s nulovým vodičem. Za nejlepší ze všech spojení se považuje spojení (obr. 5.29, a), když jsou primární a sekundární vinutí spojeny do hvězdy s nulovým vodičem. Toto zapojení se používá pro transformátory nízkého a středního výkonu.
Zapojení do trojúhelníku je z konstrukčního hlediska nejúčinnější, pokud jde o transformátory s vysokými proudy v sekundárním vinutí vysokovýkonových transformátorů. Primární vinutí transformátoru, jehož schéma je na Obr. 5.29, в, připojený „hvězdou“ k nulovému vodiči. Sekundární vinutí tohoto transformátoru, jehož obvod je znázorněn na obrázku 5.29, б, připojené cik-cak k nulovému vodiči. Zvláštností klikatého spojení je, že na jednom sloupku jsou dvě stejná poloviční vinutí (a například fáze). Polofázové vinutí a připojené k fázovému polovičnímu vinutí, jak je znázorněno na obr. 5.29, в.
V důsledku toho je fázové napětí cik-cak spojení tvořeno dvěma napětími různých fází, která jsou posunuta o 60 stupňů. Všechny tři páry sériově zapojených vinutí jsou zapojeny do hvězdy. Pokud je napětí každého sekundárního vinutí označeno , , pak fázová výstupní napětí mohou být vyjádřena jako napětí jednotlivého vinutí.
Vektorový diagram vysvětlující tvorbu fázových výstupních napětí transformátoru s cik-cak zapojením sekundárního vinutí je uveden na Obr. 5.30. Fázové napětí se například získá sečtením vektoru a vektoru napětí. Klikaté zapojení se používá u transformátorů pracujících v usměrňovacích jednotkách.
Transformační poměr fázových napětí třífázových transformátorů je určen poměrem počtu závitů primárního vinutí k počtu závitů sekundárního vinutí. To neplatí pro cik-cak spojení. Obecně se rovná poměru fázových napětí. Transformační poměr lineárních napětí je roven poměru lineárních napětí a závisí na způsobu připojení vinutí transformátoru.
Pokud je k napájení zátěže použit jeden transformátor, pak se spotřebitel zajímá pouze o transformační poměr tohoto zařízení a způsob připojení sekundárních fázových vinutí. Většina transformátorů umožňuje připojit vinutí tak či onak, takže při použití jednoho transformátoru nevznikají žádné zvláštní problémy. S rozvojem napájecích systémů se však transformátory zapojují paralelně pro zvýšení výkonu rozvoden.
Pokud je nutné použít dva paralelně pracující transformátory, nestačí již uvést způsob připojení vinutí transformátoru. Je velmi důležité znát nejen jmenovité hodnoty primárního a sekundárního napětí, ale také jejich fázový posun. Pro určení fázových vztahů mezi primárním a sekundárním napětím je zaveden koncept skupiny připojení transformátoru. Skupina zapojení transformátoru je určena fázovým posunem mezi lineárním primárním napětím a lineárním sekundárním napětím.
Primární a sekundární vinutí fáze transformátoru jsou umístěny na stejném jádru a jsou připojeny ke stejnému toku (obr. 5.31).
Pokud se směr vinutí vinutí shoduje, pak EMF indukovaný ve vinutí má v každém časovém okamžiku stejný směr vzhledem ke svorkám vinutí. V tomto případě jsou fázová napětí ve fázi (viz obr. 5.31, а). Při změně označení svorek sekundárního vinutí (viz obr. 5.31, б) vektory napětí primárního a sekundárního vinutí jsou v protifázi. Pokud jsou primární a sekundární vinutí navinuty v různých směrech a označení svorek vinutí jsou zachována, jsou napětí v protifázi. Vektory a směr vinutí jsou znázorněny na obr. 5.31, в. Pro indikaci fázového posunu mezi napětími se nepoužívají úhlové jednotky, ale hodinový číselník (obr. 5.32).
Jako příklad si nadefinujeme skupinu zapojení transformátoru, jejíž schéma je na Obr. 5.32, a. Primární vinutí transformátoru je zapojeno do hvězdy bez nulového vodiče. Sekundární vinutí je zapojeno do trojúhelníku.
Vektorový diagram napětí primárního a sekundárního vinutí je na Obr. 5.32, б. Izolujme lineární napětí primárního vinutí a napětí sekundárního vinutí. Napětí vede napětí o 30 (obr. 5.32, в). Lineární vektory napětí přeneseme na číselník, přičemž začátky vektorů spojíme se středem číselníku (znázorněno tečkovanou čarou na obr. 5.32, г). Vektory natočíme tak, aby se při zachování fázového posunu mezi napětími nacházel lineární vektor napětí primárního vinutí na čísle 12 číselníku. Je běžné považovat lineární vektor napětí primárního vinutí za velkou ručičku hodin a lineární napětí sekundárního vinutí za hodinovou ručičku. Takto získaný odečet hodin určí spojovací skupinu transformátoru. Vinutí uvedeného transformátoru tedy patří do skupiny připojení.
Na závěr zdůrazňujeme hlavní body pro určení skupiny připojení transformátoru:
sestrojí lineární vektor napětí primárního vinutí pomocí známých fázových napětí;
určit vektory fázového napětí sekundárního vinutí;
sestrojte lineární vektor napětí sekundárního vinutí;
Vezmeme-li lineární vektor napětí jako velkou hodinovou ručičku, umístěme jej na číslo 12;
považujte vektor sekundárního napětí za malou ručičku hodin, umístěte tuto ručičku na číselník plně v souladu s fázovým posunem dvou uvedených vektorů na vektorovém diagramu;
Odečet hodin určí skupinu připojení transformátoru.
Při určování skupiny připojení je třeba věnovat zvláštní pozornost pořadí fází třífázového transformátoru. Pořadí fází primárního vinutí musí odpovídat pořadí fází sekundárního vinutí.
