Vyvažovacie transformátory

Napätie medzi každou fázou trojfázovej siete striedavého prúdu a nulovým vodičom je ideálne 220 voltov. Keď sú však na každú z fáz elektrickej siete pripojené rôzne záťaže rôzneho charakteru a veľkosti, niekedy dochádza k značnej nerovnováhe fázových napätí.

Ak by boli záťažové odpory rovnaké, boli by si navzájom rovné aj prúdy, ktoré nimi pretečú. Ich geometrický súčet by bol nula. Ale v dôsledku nerovnosti týchto prúdov v neutrálnom vodiči vzniká vyrovnávajúci prúd (nulový bod je posunutý) a objavuje sa odchýlka napätia.

Fázové napätia sa navzájom menia a je zistená fázová nerovnováha... Dôsledkom takejto fázovej nerovnováhy je zvýšenie odberu elektriny zo siete a nesprávna prevádzka elektrických prijímačov, čo vedie k poruchám, poškodeniu a predčasnému opotrebovaniu izolácia. V takejto situácii je ohrozená bezpečnosť používateľov.

Pre autonómne trojfázové zdroje energie je nerovnomerné zaťaženie fáz plné všetkých druhov mechanického poškodenia. V dôsledku toho dochádza k poruche elektrických prijímačov, zhoršeniu stavu zdrojov energie, zvýšeniu spotreby oleja, paliva a chladiacej kvapaliny pre generátor. V konečnom dôsledku sa zvyšujú náklady na elektrickú energiu vo všeobecnosti a spotrebný materiál pre generátor.

Ak chcete odstrániť fázovú nevyváženosť, vyrovnajte fázové napätia, musíte najskôr vypočítať zaťažovacie prúdy pre každú z troch fáz. Nie vždy je to však možné urobiť vopred. V priemyselnom meradle môžu byť straty spôsobené nevyvážením fázového napätia jednoducho kolosálne a ekonomický efekt do určitej miery zničujúci.

Na elimináciu negatívnych trendov je potrebné aplikovať fázové vyváženie... Na tento účel sa používajú takzvané balunové transformátory.

V trojfázovom transformátore sú fázové vinutia vyššieho aj nižšieho napätia zapojené do hviezdy, prídavné vyrovnávacie zariadenie je zabudované vo forme prídavného vinutia, ktoré obklopuje vinutie vysokého napätia. Toto prídavné vinutie je navrhnuté tak, aby vydržalo trvalý prúd menovitého zaťaženia transformátora, tzn. pre menovitý prúd jednej fázy. Vinutie je zahrnuté v prerušení neutrálneho vodiča transformátora z nasledujúceho výpočtu.

V prípade vyrovnávacieho prúdu v nulovom vodiči budú v dôsledku nesymetrickej záťaže nulové toky v magnetickom obvode (vinutia prevádzkových transformátorov) plne kompenzované opačne smerovanými nulovými tokmi vyrovnávacieho vinutia. Koniec koncov, nevyváženosti fázového napätia je úplne zabránené.

Schéma zapojenia vinutí trojfázového fázového vyrovnávacieho transformátora je znázornená na obrázku 1.

Ryža. 1. Zariadenie vyrovnávacieho transformátora

1) Trojstupňový magnetický obvod trojfázového transformátora.

2) Vysokonapäťové cievky.

3) Nízkonapäťové vinutia.

4) Navíjanie z kompenzačných závitov.

5) Dištančné kliny.

6) Koniec kompenzačného vinutia pripojený k neutrálnej časti nízkonapäťových vinutí.

7) Vysunutý koniec kompenzačnej cievky.

Energetické charakteristiky takýchto transformátorov, straty naprázdno, skrat a iné sa od pridania vyrovnávacieho zariadenia takmer nemení, ale straty elektriny v sieti sa výrazne znížia. Pri nerovnomernom fázovom zaťažení je systém fázového napätia symetrický rovnakým spôsobom ako pri pripájaní vinutí podľa schémy hviezda-cikcak.

Vyvažovací transformátor TST

Výpočty a experimenty výskumníkov ukázali, že pri správnom prispôsobení závitov kompenzačného a pracovného vinutia dosiahne napätie na kompenzačnom vinutí transformátora s vyrovnávacím zariadením, ktoré sa rovná menovitému prúdu v neutrálnom vodiči, hodnotu menovitého fázového napätia vyrovnávajúceho na neutrálnej časti vinutí s nízkou nulovou sekvenciou EMF napätia vznikajúceho z prevádzkových vinutí na nulu.

Táto konštrukcia výrazne znižuje odpor nulovej sekvencie trojfázového výkonového transformátora. To poskytuje výrazné zvýšenie jednofázových skratových prúdov a je jednou z hlavných výhod balunových transformátorov, pretože poskytuje spoľahlivé a jednoduché nastavenie reléová ochrana a jeho spoľahlivá skratová prevádzka.

Okrem toho je deštruktívny účinok veľkého jednofázového skratového prúdu na vinutia takéhoto vyrovnávacieho transformátora oveľa menší ako skratový prúd pri absencii vyrovnávacieho vinutia, pretože ničivý silný asymetrický tok s nulovou sekvenciou je teraz plne kompenzovaný.