Kolmivaiheisten muuntajien toimintaperiaate ja laite

Kolmivaihevirta voidaan muuntaa kolmella täysin erillisellä yksivaihemuuntajalla. Tässä tapauksessa kaikkien kolmen vaiheen käämit eivät ole magneettisesti kytkettyjä toisiinsa: jokaisella vaiheella on oma magneettipiirinsä. Mutta sama kolmivaihevirta voidaan muuntaa yhdellä kolmivaiheisella muuntajalla, jossa kaikkien kolmen vaiheen käämit on kytketty magneettisesti toisiinsa, koska niillä on yhteinen magneettipiiri.

Kolmivaiheisen muuntajan toimintaperiaatteen ja laitteen selventämiseksi kuvittele kolme yksivaiheinen muuntaja, kiinnitetty toisiinsa siten, että niiden kolme sauvaa muodostavat yhden yhteisen keskitangon (kuva 1). Jokaisella muulla kolmella tangolla ensiö- ja toisiokäämit on asetettu päällekkäin (kuvassa 1 toisiokäämiä ei ole esitetty).

Oletetaan, että muuntajan kaikkien jalkojen ensiökäämit ovat täsmälleen samat ja kierretty samaan suuntaan (kuvassa 1 ensiökäämit kierretään myötäpäivään ylhäältä katsottuna).Yhdistämme kaikki käämien yläpäät neutraaliin O ja tuomme kelojen alapäät kolmivaiheisen verkon kolmeen liittimeen.

Kuva 1.

Muuntajan käämien virrat synnyttävät ajallisesti vaihtelevia magneettivuuksia, joista jokainen sulkeutuu omassa magneettipiirissään. Keskikomposiittisauvassa magneettivuot ovat yhteensä nolla, koska nämä vuot syntyvät symmetrisistä kolmivaihevirroista, joihin nähden tiedämme, että niiden hetkellisten arvojen summa on aina nolla.

Esimerkiksi, jos virta kelassa AX I, oli suurin ja tapahtui kuvassa 2 esitetyssä. 1 suunnassa, silloin magneettivuo olisi yhtä suuri kuin sen suurin arvo Ф ja se suunnattiin keskikomposiittitankoon ylhäältä alas. Kahdessa muussa kelassa BY ja CZ virrat I2 ja Az3 samalla hetkellä ovat yhtä suuria kuin puolet suurimmasta virrasta ja niillä on vastakkainen suunta suhteessa käämin AX virtaan (tämä on kolmen vaihevirrat). Tästä syystä BY- ja CZ-käämien sauvoissa magneettivuot ovat yhtä suuria kuin puolet maksimivuosta, ja keskikomposiittisauvalla ne ovat päinvastaisia ​​AX-kelan vuon suhteen. Virtojen summa kyseisellä hetkellä on nolla. Sama pätee mihin tahansa muuhun hetkeen.

Ei virtausta keskipalkissa ei tarkoita sitä, ettei virtausta ole muissa palkkeissa. Jos keskitanko hajotetaan ja ylempi ja alempi ikeet yhdistetään yhteisiin ikeisiin (katso kuva 2), kelan AX vuo löytää tiensä kelojen BY ja CZ ytimien läpi ja näiden magnetomotoriset voimat. kelat lisäävät yhdessä kelan AX magnetomotorisen voiman kanssa. Tässä tapauksessa saisimme kolmivaiheisen muuntajan, jolla on yhteinen magneettipiiri kaikille kolmelle vaiheelle.

Kuva 2.

Koska käämien virrat ovat vaihesiirrettyjä 1/3 jaksosta, niin niiden tuottamat magneettivuot ovat myös aikasiirtyneitä 1/3 jaksosta, ts. sauvojen ja kelojen magneettivuon suurimmat arvot seuraavat toisiaan 1/3 jakson jälkeen...

Sydämien magneettivuon vaihesiirtymän 1/3 jakson verran seurauksena on sama vaihesiirtymä ja tangoille kohdistetut sekä ensiö- että toisiokäämiin indusoidut sähkömotoriset voimat. Ensiökäämien sähkömotoriset voimat lähes tasapainottavat käytetyn kolmivaiheisen jännitteen Toisiokäämien sähkömoottorivoimat kelojen päiden oikealla kytkennällä antavat kolmivaiheisen toisiojännitteen, joka syötetään toisiopiiriin.

Mitä tulee magneettipiirin rakenteeseen, kolmivaiheiset muuntajat, kuten yksivaiheiset, on jaettu sauvakuvioihin. 2. ja panssaroitu.

Kolmivaiheiset sauvamuuntajat luokitellaan:

a) muuntajat symmetrisellä magneettipiirillä ja

b) muuntajat, joissa on epäsymmetrinen magneettipiiri.

Kuvassa Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti liukumuuntajaa, jossa on symmetrinen magneettipiiri, ja kuviossa 3 on esitetty symmetrinen magneettipiiri. Kuvassa 4 on sauvamuuntaja, jossa on epäsymmetrinen magneettipiiri. Kuten kolmesta rautatankosta 1, 2 ja 3 näkyy, jotka on kiinnitetty ylä- ja alapuolelta rautarengaslevyillä. Kummassakin haarassa on muuntajan yhden vaiheen primääri I ja toisio II käämit.

Kuva 3.

Ensimmäisessä muuntajassa tangot sijaitsevat tasasivuisen kolmion kulmien kärjessä; toisessa muuntajassa on tangot samassa tasossa.

Tankojen järjestely tasasivuisen kolmion kulmien kärjessä antaa saman magneettisen resistanssin kaikkien kolmen vaiheen magneettivuoille, koska näiden vuotojen reitit ovat samat. Itse asiassa kolmen vaiheen magneettivuot kulkevat erikseen yhden pystysuoran sauvan läpi kokonaan ja kahden muun sauvan läpi puolivälissä.

Kuvassa Kuvassa 3 katkoviiva osoittaa sauvavaiheen 2 magneettivuon sulkemistavat. On helppo nähdä, että sauvojen 1 ja 3 vaiheiden vuoille niiden magneettivuon sulkemistavat ovat täsmälleen samat. Tämä tarkoittaa, että tarkasteltavalla muuntajalla on samat magneettivastukset viruksille.

Tankojen sijoittelu yhteen tasoon johtaa siihen, että magneettivastus keskivaiheen vuolle (kuvassa 4 sauvan 2 vaiheelle) on pienempi kuin loppuvaiheiden vuoille (kuvassa 1). 4 — sauvojen 1 ja 3 vaiheille).

Kuva 4.

Itse asiassa loppuvaiheiden magneettivuot liikkuvat hieman pidempiä polkuja kuin keskivaiheen vuo. Lisäksi sauvoistaan ​​lähtevien päätefaasien virtaus kulkee kokonaan ikeen toisessa puoliskossa ja vain toisessa puolikkaassa (keskitangossa haarautumisen jälkeen) puolet siitä kulkee. Keskivaiheen virtaus pystysuoran sauvan ulostulossa jakaantuu välittömästi kahteen puolikkaaseen, ja siksi vain puolet keskivaiheen virtauksesta kulkee ikeen kahteen osaan.

Siten loppuvaiheiden vuot kyllästävät ikeen enemmän kuin keskivaiheen vuo, ja siksi magneettivastus loppuvaiheiden vuoille on suurempi kuin keskivaiheen vuon.

Kolmivaiheisen muuntajan eri vaiheiden virtojen magneettiresistanssien epätasa-arvon seuraus on yksittäisten vaiheiden tyhjävirtavirtojen eriarvoisuus samalla vaihejännitteellä.

Kuitenkin alhaisella ikeen raudan kyllästymisellä ja hyvällä sauvarautakokoonpanolla tämä nykyinen epätasa-arvo on mitätön. Koska Koska epäsymmetrisellä magneettipiirillä varustettujen muuntajien rakentaminen on paljon yksinkertaisempaa kuin symmetrisellä magneettipiirillä varustettujen muuntajien rakentaminen, ensimmäiset muuntajat osoittautuivat enimmäkseen käytetyiksi.Symmetriset magneettipiirimuuntajat ovat harvinaisia.

Ottaen huomioon kuva. 3 ja 4 ja olettaen, että virrat kulkevat kaikkien kolmen vaiheen läpi, on helppo nähdä, että kaikki vaiheet ovat magneettisesti kytkettyjä toisiinsa. Tämä tarkoittaa, että yksittäisten vaiheiden magnetomotoriset voimat vaikuttavat toisiinsa, mitä meillä ei ole, kun kolmivaihevirtaa muunnetaan kolmella yksivaiheisella muuntajalla.

Kolmivaiheisten muuntajien toinen ryhmä ovat panssaroituja muuntajia. Panssaroitua muuntajaa voidaan pitää ikään kuin se koostuisi kolmesta yksivaiheisesta panssaroidusta muuntajasta, jotka on kiinnitetty toisiinsa ikeellä.

Kuvassa Kuvassa 5 on kaavamaisesti esitetty panssaroitu kolmivaiheinen muuntaja, jossa on pystysuoraan sijoitettu sisäydin. Kuvasta on helppo nähdä, että tasojen AB ja CD kautta se voidaan jakaa kolmeen yksivaiheiseen panssaroituun muuntajaan, joiden magneettivuot voidaan määrittää. suljettu kukin omassa magneettipiirissään. Kuvan magneettivuon reitit. 5 on merkitty katkoviivoilla.

Kuva 5.

Kuten kuvasta näkyy, keskimmäisissä pystysuorassa sauvassa a, joissa saman vaiheen ensiö-I ja toisiokäämi II on päällekkäin, kulkee täysi vuo, kun taas ikeissä b-b ja sivuseinissä puolet vuosta kulkee. . Samalla induktiolla ikeen ja sivuseinien poikkileikkausten tulee olla puolet keskitangon a poikkileikkauksesta.

Mitä tulee magneettivuon väliosissa c - c, sen arvo, kuten alla nähdään, riippuu keskivaiheen sisällyttämismenetelmästä.

Ankkurimuuntajien tärkein etu sauvamuuntajiin verrattuna on magneettivuon lyhyet sulkeutumisreitit ja siten alhaiset tyhjäkäyntivirrat.

Panssaroitujen muuntajien haittoja ovat ensinnäkin käämien alhainen saatavuus korjausta varten, koska ne ovat raudan ympäröimiä, ja toiseksi käämin huonoimmat jäähdytysolosuhteet - samasta syystä.

Tankotyyppisissä muuntajissa käämit ovat lähes täysin auki, joten ne ovat helpommin saatavilla tarkastusta ja korjausta sekä jäähdytysväliainetta varten.

Kolmivaiheinen öljyllä täytetty muuntaja putkimaisella säiliöllä: 1 — hihnapyörät, 2 — öljynpoistoventtiili, 3 — eristyssylinteri, 4 — suurjännitekäämi, 5 — pienjännitekäämi, 6 — sydän, 7 — lämpömittari, 8 — liittimet pienjännite, 9 — korkeajänniteliittimet, 10 — öljysäiliö, 11 — kaasureleet, 12 — öljytason ilmaisin, 13 — patterit.

Lisätietoja kolmivaiheisten muuntajien laitteesta: Tehomuuntajat — laite ja toimintaperiaate