Grupy połączeń uzwojeń transformatorów wielofazowych (trójfazowych)
Transformator jest to elektromagnetyczne urzÄ…dzenie statyczne
posiadające co najmniej dwa uzwojenia (normalnie nawinięte na rdzeniu
ferromagnetycznym, przez które przenika strumień magnetyczny. Transformator
służy do przetwarzania energii elektrycznej lub sygnału elektrycznego prądu
przemiennego z obwodu pierwotnego do wtórnego. Transformacja energii
między obwodami odbywa się bez podwyższania mocy i zmiany częstotliwości
przenoszonego sygnału. Do ważniejszych parametrów transformatora zalicza się
przekładnię, moc znamionową, napięcie znamionowe pierwotne i wtórne,
sprawność, liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego, prąd stanu
jałowego, indukcyjność, pasmo przenoszenia. Prąd trójfazowy jest stosowany do
przesyłania na duże odległości energii elektrycznej. Energię elektryczną
przesyła się liniami wysokiego napięcia ze względu na koszty. Napięcie jest
obniżane w miejscu zużycia energii, gdyż w miejscu jej wytwarzania jest
podwyższane za pomocą transformatorów trójfazowych, które można traktować
jako połączenie trzech transformatorów jednofazowych, złączonych zazwyczaj
wspólnym rdzeniem.
Budowa rdzenia transformatora trójfazowego polega na tym, iż na każdą z
trzech kolumn, które połączone są dwoma jarzmami, nawinięte jest uzwojenie
pierwotne (uzwojenie, którego zaciski przyłączone są do z
ródła napięcia) i
wtórne (uzwojenie z którego odbiera się energię elektryczną).
Zaciski uzwojenia górnego napięcia oznaczone są dużymi literami-początki
uzwojeń A, B, C końce X, Y, Z. Zaciski uzwojenia dolnego napięcia są
oznaczone małymi literami- początki uzwojeń a, b, c końce x, y, z. Indukowane
siły elektromotoryczne mają kierunek zgodny, gdyż uzwojenia górnego i
dolnego napięcia nawinięte są w tym samym kierunku.
W transformatorach trójfazowych uzwojenia górne i dolne łączy się w gwiazdę
lub w trójkąt. Uzwojenie dolnego napięcia łączy się w zygzak wtedy, gdy
transformator obciążony jest niesymetrycznie, gdyż zygzak wyrównuje
przepływy poszczególnych faz, ponieważ uzwojenie każdej fazy jest
umieszczone po połowie na dwóch kolumnach rdzenia transformatora.
Połączenia te zestawione są w grupy w zależności od kąta godzinowego, który
otrzymuje się przyjmując, że wektor górnego napięcia jest wskazówką
minutową, odpowiedni zaś wektor dolnego napięcia jest wskazówką godzinową.
Jeśli wskazówkę minutową ustawi się na godzinę 12, to wskazówka godzinowa
określi szukany kąt godzinowy. Kąt ten umieszcza się w symbolu literowym
układu połączeń.
Układ Yy0, jako najprostszy, ma duże zastosowanie, jednak może być
używany tylko tam, gdzie przewód zerowy nie jest obciążony więcej niż 10%
prądu znamionowego. Uzwojenia połączone są w gwiazdę, a kąt przesunięcia
fazowego wynosi zero.
Natomiast transformatory zasilajÄ…ce sieci rozdzielcze z przewodem
zerowym, gdzie obciążenia tego przewodu przekraczają 10% prądu
znamionowego, powinny mieć przy mocy do 250kV·A ukÅ‚ad Yz5, a przy
mocach większych-układ Dy5. Oba te układy są prawie równoważne i ich
przewody zerowe mogą być obciążone pełnym prądem znamionowym.
Dla transformatorów przesyłowych o dużych mocach najczęściej
stosowanym układem jest Yd11.
W transformatorach trójfazowych przekładnią nazywa się stosunek napięć
międzyfazowych, natomiast liczby zwojów zgodnie z równaniem
U1/U2=E1/E2=z1/z2=Å sÄ… proporcjonalne do napięć fazowych. Wynika z tego, że
w transformatorach trójfazowych przekładnia zależy nie tylko od stosunku
zwojów, lecz również od układu połączeń uzwojeń strony dolnej i górnej.
Wzory na przekładnię w zależności od układu połączeń
Yy Dd Dy Yd Yz Dz
Układ połączeń
z1/z2 z1/z2 z1/"3z2 "3z1/z2 2z1/"3z2 2z1/3z2
Przekładnia
transformatorowa