Kolmefaasiliste trafode tööpõhimõte ja seade

Kolmefaasilist voolu saab teisendada kolme täiesti eraldiseisva ühefaasilise trafo abil. Sel juhul ei ole kõigi kolme faasi mähised omavahel magnetiliselt ühendatud: igal faasil on oma magnetahel. Kuid sama kolmefaasilist voolu saab teisendada ühe kolmefaasilise trafoga, milles kõigi kolme faasi mähised on omavahel magnetiliselt ühendatud, kuna neil on ühine magnetahel.

Kolmefaasilise trafo tööpõhimõtte ja seadme selgitamiseks kujutage ette kolm ühefaasiline trafo, mis on üksteise külge kinnitatud nii, et nende kolm varda moodustavad ühe ühise keskvarda (joonis 1). Kõigil ülejäänud kolmel vardal on primaar- ja sekundaarmähised üksteise peale asetatud (joonisel 1 pole sekundaarmähiseid näidatud).

Oletame, et primaarmähised trafo kõikidel jalgadel on täpselt ühesugused ja samas suunas keritud (joonisel 1 on primaarmähised ülalt vaadates päripäeva).Ühendame kõik poolide ülemised otsad nulliga O ja toome mähiste alumised otsad kolmefaasilise võrgu kolme klemmiga.

Pilt 1.

Trafo mähistes olevad voolud tekitavad ajas muutuvaid magnetvooge, millest igaüks sulgub oma magnetahelas. Keskses komposiitvardas on magnetvood kokku nulliks, kuna need vood tekitavad sümmeetrilised kolmefaasilised voolud, mille suhtes teame, et nende hetkeväärtuste summa on kogu aeg null.

Näiteks kui vool mähises AX I oli suurim ja toimus joonisel fig. 1 suunas, siis oleks magnetvoog võrdne selle suurima väärtusega Ф ja suunati ülevalt alla keskmisse komposiitvardasse. Ülejäänud kahes mähises BY ja CZ on voolud I2 ja Az3 samal ajahetkel võrdsed poolega suurimast voolust ja on pooli AX voolu suhtes vastupidise suunaga (see on kolme- faasivoolud). Sel põhjusel on BY ja CZ mähiste varraste magnetvood võrdsed poole maksimaalse vooga ja keskses komposiitvardas on neil vastupidine suund AX mähise voo suhtes. Voogude summa kõnealusel hetkel on null. Sama kehtib iga teise hetke kohta.

Voolu puudumine keskmisel ribal ei tähenda voolu puudumist teistel ribadel. Kui purustada keskvarras ja ühendada ülemine ja alumine ikke ühistesse ikkedesse (vt joonis 2), siis pooli AX voog leiab tee läbi mähiste BY ja CZ südamike ning nende magnetomotoorjõud. poolid liidetakse koos mähise AX magnetmotoorjõuga. Sel juhul saaksime kolmefaasilise trafo, millel on kõigi kolme faasi jaoks ühine magnetahel.

Joonis 2.

Kuna mähistes on voolud faasinihkes 1/3 perioodist, siis on ka nende poolt tekitatud magnetvood ajaliselt nihutatud 1/3 perioodi võrra, s.o. varraste ja mähiste magnetvoogude suurimad väärtused järgivad üksteist pärast 1/3 perioodi...

Südamike magnetvoogude faasinihke tagajärg 1/3 perioodist on sama faasinihe ja varrastele nii primaar- kui ka sekundaarmähises indutseeritud elektromotoorjõud. Primaarmähiste elektromotoorjõud peaaegu tasakaalustavad rakendatud kolmefaasilist pinget Sekundaarmähiste elektromotoorjõud annavad mähiste otste õige ühendamise korral kolmefaasilise sekundaarpinge, mis juhitakse sekundaarahelasse.

Mis puutub magnetahela konstruktsiooni, siis kolmefaasilised trafod, nagu ka ühefaasilised, jagunevad varrasteks. 2. ja soomustatud.

Kolmefaasilised varrastrafod liigitatakse:

a) sümmeetrilise magnetahelaga trafod ja

b) asümmeetrilise magnetahelaga trafod.

Joonisel fig. 3 on skemaatiliselt kujutatud sümmeetrilise magnetahelaga liugtrafo ja joonisel fig. 4 on kujutatud tasakaalustamata magnetahelaga varrastrafot. Nagu on näha kolmest raudvardast 1, 2 ja 3, mis on ülalt ja alt kinnitatud raudse ikeplaatidega. Igal jalal on trafo ühe faasi primaarne I ja sekundaarne II mähis.

Joonis 3.

Esimeses trafos asuvad vardad võrdkülgse kolmnurga nurkade tippudes; teisel trafol on vardad samas tasapinnas.

Varraste paigutus võrdkülgse kolmnurga nurkade tippudes annab kõigi kolme faasi magnetvoogudele võrdse magnettakistuse, kuna nende voogude teed on samad. Tegelikult läbivad kolme faasi magnetvood eraldi läbi ühe vertikaalse varda täielikult ja läbi ülejäänud kahe varda pooleldi.

Joonisel fig. Joonisel 3 on punktiirjoon kujutatud varda faasi 2 magnetvoo sulgemise viise. On hästi näha, et varraste 1 ja 3 faaside voogude puhul on nende magnetvoogude sulgemise viisid täpselt samad. See tähendab, et vaadeldaval trafol on voogude jaoks samad magnettakistused.

Varraste paigutus ühes tasapinnas toob kaasa asjaolu, et keskmise faasi voo magnettakistus (joonis 4 varda 2 faasi jaoks) on väiksem kui lõppfaaside voogudel (joonis fig. 4 — varraste 1 ja 3 faaside jaoks).

Joonis 4.

Tegelikult liiguvad lõppfaaside magnetvood mööda veidi pikemaid teid kui keskmise faasi voog. Veelgi enam, nende varrastest väljuvate terminalfaaside vool läbib täielikult ikke ühest poolest ja ainult teisest poolest (pärast hargnemist keskmises varras) läbib pool sellest. Vertikaalse varda väljalaskeava keskfaasi vool jaguneb kohe kaheks pooleks ja seetõttu läheb ainult pool keskmise faasi voolust ikke kahte ossa.

Seega küllastavad lõppfaaside vood ikke suuremal määral kui keskmise faasi voog ja seetõttu on lõppfaaside voogude magnettakistus suurem kui keskfaasi voo puhul.

Kolmefaasilise trafo erinevate faaside voogude magnettakistuste ebavõrdsuse tagajärg on üksikute faaside tühivoolude ebavõrdsus sama faasipinge korral.

Kuid madala ikke raua küllastumise ja hea varda raua koostu korral on see praegune ebavõrdsus tühine. Sest Kuna asümmeetrilise magnetahelaga trafode ehitus on palju lihtsam kui sümmeetrilise magnetahelaga trafo oma, siis osutusid enamasti kasutatavaks esimesed trafod Sümmeetrilised magnetahela trafod on haruldased.

Arvestades joonist fig. 3 ja 4 ning eeldades, et voolud läbivad kõiki kolme faasi, on lihtne näha, et kõik faasid on omavahel magnetiliselt seotud. See tähendab, et üksikute faaside magnetomotoorjõud mõjutavad üksteist, mida meil ei ole, kui kolmefaasilist voolu muundatakse kolme ühefaasilise trafo abil.

Teine kolmefaasiliste trafode rühm on soomustatud trafod. Soomustatud trafot võib pidada nii, nagu see koosneb kolmest ühefaasilisest soomustatud trafost, mis on üksteise külge kinnitatud ikkega.

Joonisel fig. 5 on skemaatiliselt kujutatud vertikaalselt paikneva sisesüdamikuga soomustatud kolmefaasilist trafot.Jooniselt on hästi näha, et läbi tasandite AB ja CD saab selle jagada kolmeks ühefaasiliseks soomustatud trafoks, mille magnetvood on suletud igaüks oma magnetahelasse. Magnetvoo teed joonisel fig. 5 on tähistatud katkendlike joontega.

Joonis 5.

Nagu jooniselt näha, läbib keskmistel vertikaalsetel vardadel a, mille peale on asetatud sama faasi primaar-I ja sekundaarmähis II, täisvoog, ikkedes b-b ja külgseintes aga pool voost. . Samal induktsioonil peaksid ikke ja külgseinte ristlõiked olema poole keskmise varda ristlõikega a.

Mis puudutab vahepealsete osade c-c magnetvoogu, siis selle väärtus, nagu näeme allpool, sõltub keskmise faasi kaasamise meetodist.

Armatuurtrafode peamiseks eeliseks varrastrafode ees on magnetvoo lühikesed sulgumisteed ja seega ka madalad tühivoolud.

Soomustatud trafode puuduste hulka kuuluvad esiteks mähiste vähene kättesaadavus remondiks, kuna need on ümbritsetud rauaga, ja teiseks mähise jahutamise halvimad tingimused - samal põhjusel.

Varras-tüüpi trafodes on mähised peaaegu täielikult avatud ja seetõttu paremini ligipääsetavad kontrollimiseks ja parandamiseks, samuti jahutusaine jaoks.

Kolmefaasiline õlitäidisega trafo torukujulise paagiga: 1 — rihmarattad, 2 — õli väljalaskeklapp, 3 — isolatsioonisilinder, 4 — kõrgepinge mähis, 5 — madalpinge mähis, 6 — südamik, 7 — termomeeter, 8 — klemmid madalpinge, 9 — kõrgepinge klemmid, 10 — õlimahuti, 11 — gaasireleed, 12 — õlitaseme näidik, 13 — radiaatorid.

Lisateavet kolmefaasiliste trafode seadme kohta: Jõutrafod — seade ja tööpõhimõte