Трехобмоточные трансформаторы

У 3-хобмоточных трансформаторов на каждом стержне располагаются 3 электрически несвязанных обмотки.

СХЕМА

3-х обмоточные трансформаторы применяются в эл-х системах для связи электрических сетей с тремя различными напряжениями U1, U2,U3. Они могут иметь схемы и группы соединений обмоток.

Y_н/Y_н / Δ – 0,11

Y_н/ Δ / Δ -11,11

Y_н=Y

Применяются как однофазные, так и 3-х фазные 3-х обмоточные трансформаторы.

3-х обмоточный трансформатор заменяет собой 2 2-х обмоточных. Экономический 3-х обмоточный трансформатор выгоднее, так как его изготовление обходиться дешевле и потери энергии в 3-х обмоточном трансформаторе почти в 2 раза дешевле, чем в 2-х двухобмоточных.

3-х обмоточный трансформатор может передавать энергию из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего или низшего напряжения, а также из обмотки среднего напряжения в обмотку низшего напряжения или наоборот.

Недостатком является его меньшая надежность, так как при повреждении 1-ой обмотки выходит из строя весь трансформатор.

Электромагнитные процессы в 3-х обмоточном трансформаторе описываются по аналогии с 2-х обмоточным. В начале, нужно привести все волны 2-й и 3-й обмоток первичной обмотки

= =

= =

= =

Уравнение токов для трех обмоточного трансформатора

Уравнение напряжений 3-х обмоточного трансформатора

=

 

Эта система уравнений соответствует схемам замещения

СХЕМА

Параметры схемы замещения можно определить опытным путем: Z₀ – из опыта холостого хода, а Z₁, Z'₂, Z'₃ можно выразить через сопротивление короткого замыкания

СХЕМЫ

Из этих уравнений мы можем найти напряжения Z₁, Z'₂, Z'₃

Z₁= (Z₁₃ + Z₁₂ - Z₂₃) /2

Z'₂= (Z'₂₃ + Z₁₂ – Z₁₃)/2

Z'₃= (Z₁₃+ Z'₂₃ – Z₁₂)/2

Активное и индуктивное сопротивления обмоток можно найти по аналогичным выражениям.

Их схемы замещения видно, что напряжение U'₂ зависит не только от I'₂ но и от I'₂. Такая зависимость не желательна для потребителей электроэнергии. В целях уменьшения этого влияния уменьшают сопротивление Z₁ за счет его индуктивной составляющей Х₁. Это достигается при размещении обмотки 1 ВН между обмотками 2 и 3. При этом сопротивление Х₁ получается отрицательным и очень небольшим по абсолютному значению. 3-х обмоточные трансформаторы выпускаются с различным соотношением номинальных мощностей обмоток.

S_1ном / S_2ном / S_3ном

100% 100% 100%

100% 100% 61%

100% 67% 67%

Суммарная мощность обмоток среднего и низшего напряжения оказалась больше, чем мощность первичной обмотки. Это возможно благодаря сдвигу фаз между токами 2-ой и 3-ей обмоток. Хотя для линов-х значений тока соблюдается условие

i'₂ + i'₃= i₁ – если пренебрегаем намагниченным током

Однако, для действительных значений этих токов

I'₂ + I'₃ > I₁. Это соответствует соотношению мощностей

I'₂ U₁ + I'₃ U₁ > I₁ U₁ или S₂ + S₃ >S₁

В то же время баланс активных и реактивных мощностей в трансформаторе соблюдается

Р₁ = Р₂ + Р₃+ΣР потерь

Q₁ = Q₂ + Q₃+ΣР потерь