Üç fazlı transformatörlerin çalışma prensibi ve cihazı

Üç fazlı akım, tamamen ayrı üç adet tek fazlı transformatör tarafından dönüştürülebilir. Bu durumda, üç fazın da sargıları birbirine manyetik olarak bağlı değildir: her fazın kendi manyetik devresi vardır. Ancak aynı üç fazlı akım, ortak bir manyetik devreye sahip oldukları için üç fazın sargılarının birbirine manyetik olarak bağlandığı bir üç fazlı transformatör ile dönüştürülebilir.

Üç fazlı bir transformatörün çalışma prensibini ve cihazını açıklığa kavuşturmak için, üç tane hayal edin. tek fazlı trafo, üç çubuğu bir ortak merkezi çubuk oluşturacak şekilde birbirine bağlanmıştır (Şekil 1). Diğer üç çubuğun her birinde birincil ve ikincil sargılar üst üste bindirilir (Şekil 1'de ikincil sargılar gösterilmemiştir).

Transformatörün tüm ayaklarındaki birincil sargıların tamamen aynı olduğunu ve aynı yönde sarıldığını varsayalım (Şekil 1'de birincil sargılar yukarıdan bakıldığında saat yönünde sarılmıştır).Bobinlerin tüm üst uçlarını nötr O'ya bağlarız ve bobinlerin alt uçlarını üç fazlı ağın üç terminaline getiririz.

Resim 1.

Transformatör sargılarındaki akımlar, her biri kendi manyetik devresinde kapanacak olan zamanla değişen manyetik akılar yaratacaktır. Merkezi bileşik çubukta, manyetik akıların toplamı sıfır olacaktır çünkü bu akılar, anlık değerlerinin toplamının her zaman sıfır olduğunu bildiğimiz simetrik üç fazlı akımlar tarafından yaratılır.

Örneğin, AX I bobinindeki akım en büyükse ve şekil 1'de gösterilen yerde gerçekleştiyse. 1 yön, o zaman manyetik akı en büyük değerine Ф eşit olur ve yukarıdan aşağıya merkezi bileşik çubuğa yönlendirilir. Diğer iki bobin BY ve CZ'de, aynı anda I2 ve Az3 akımları en yüksek akımın yarısına eşittir ve AX bobinindeki akıma göre ters yöne sahiptir (bu, üç- faz akımları). Bu nedenle BY ve CZ bobinlerinin çubuklarında manyetik akılar maksimum akının yarısına eşit olacak ve merkezi bileşik çubukta AX bobininin akısına göre ters yönde olacaktır. Söz konusu anda akışların toplamı sıfırdır. Aynı şey başka bir an için de geçerli.

Orta çubukta akış olmaması, diğer çubuklarda akış olmadığı anlamına gelmez. Merkezi çubuğu yok eder ve üst ve alt boyundurukları ortak boyunduruklara bağlarsak (bkz. Şekil 2), o zaman AX bobininin akısı, BY ve CZ bobinlerinin çekirdekleri boyunca yolunu bulacaktır ve bunların manyetomotor kuvvetleri bobinler, bobin AX'in manyetomotiv kuvveti ile birlikte eklenecektir. Bu durumda, üç fazın tümü için ortak bir manyetik devreye sahip üç fazlı bir transformatör elde ederiz.

Şekil 2.

Bobinlerdeki akımlar periyodun 1/3'ü kadar faz kaydırmalı olduğundan, bunların ürettiği manyetik akılar da periyodun 1/3'ü kadar zaman kaydırmalıdır, yani çubuk ve bobinlerdeki manyetik akıların en büyük değerleri periyodun 1/3'ünden sonra birbirini takip eder...

Çekirdeklerdeki manyetik akıların periyodun 1/3'ü kadar faz kaymasının sonucu, aynı faz kayması ve çubuklara uygulanan hem birincil hem de ikincil sargılarda indüklenen elektromotor kuvvetleridir. Birincil sargıların elektromotor kuvvetleri, uygulanan üç fazlı voltajı neredeyse dengeler.İkincil sargıların elektromotor kuvvetleri, bobin uçlarının doğru bağlanmasıyla, ikincil devreye beslenen üç fazlı bir ikincil voltaj verir.

Manyetik devrenin yapımına gelince, üç fazlı transformatörler, tek fazlı olanlar gibi çubuk şekillere ayrılır. 2. ve zırhlı.

Üç fazlı çubuk transformatörler şu şekilde sınıflandırılır:

a) simetrik manyetik devreli transformatörler ve

b) asimetrik manyetik devreli transformatörler.

İncirde. Şekil 3, simetrik manyetik devreli bir sürgülü transformatörü şematik olarak göstermektedir ve Şekil 2'de. Şekil 4, dengesiz bir manyetik devreye sahip bir çubuk transformatörü göstermektedir. Görüldüğü gibi, demir boyunduruk plakaları ile yukarıdan ve aşağıdan kenetlenmiş üç demir çubuk 1, 2 ve 3. Her bacakta transformatörün bir fazına ait primer I ve sekonder II bobinleri bulunmaktadır.

Figür 3.

Birinci transformatörde, çubuklar bir eşkenar üçgenin açılarının köşelerinde bulunur; ikinci transformatör aynı düzlemde çubuklara sahiptir.

Bir eşkenar üçgenin köşelerinin köşelerindeki çubukların düzenlenmesi, bu akıların yolları aynı olduğundan, her üç fazın manyetik akıları için eşit manyetik dirençler verir. Aslında, üç fazın manyetik akıları ayrı ayrı bir dikey çubuktan tamamen ve diğer iki çubuktan yarı yoldan geçer.

İncirde. Şekil 3'te noktalı çizgi, çubuk faz 2'nin manyetik akısını kapatma yollarını gösterir. Çubuk 1 ve 3'ün fazlarının akıları için manyetik akılarını kapatma yollarının tamamen aynı olduğunu görmek kolaydır. Bu, söz konusu transformatörün akılar için aynı manyetik dirençlere sahip olduğu anlamına gelir.

Çubukların bir düzlemde düzenlenmesi, orta fazın akısı için manyetik direncin (Şekil 4'te çubuk 2'nin fazı için), uç fazların akılarından (Şekil 1'de) daha az olmasına yol açar. 4 - çubuk 1 ve 3'ün aşamaları için).

Şekil 4.

Aslında, son fazların manyetik akıları, orta fazın akısından biraz daha uzun yollar boyunca hareket eder. Ayrıca, çubuklarını terk eden uç fazların akışı, boyunduruğun bir yarısında tamamen, diğer yarısında (orta çubukta dallandıktan sonra) yarısı geçer. Dikey çubuğun çıkışındaki orta faz akışı hemen ikiye bölünür ve bu nedenle orta faz akışının yalnızca yarısı boyunduruğun iki parçasına geçer.

Böylece, uç fazların akıları, boyunduruğu orta fazın akısından daha fazla doyurur ve bu nedenle uç fazların akıları için manyetik direnç, orta fazın akısından daha büyüktür.

Üç fazlı bir transformatörün farklı fazlarının akıları için manyetik dirençlerin eşitsizliğinin sonucu, aynı faz voltajındaki bireysel fazlardaki yüksüz akımların eşitsizliğidir.

Bununla birlikte, düşük boyunduruk demir doygunluğu ve iyi çubuk demir montajı ile bu akım eşitsizliği ihmal edilebilir düzeydedir. Çünkü asimetrik manyetik devreli trafoların yapımı simetrik manyetik devreli trafolara göre çok daha basit olduğu için ilk trafoların daha çok kullanıldığı ortaya çıktı.Simetrik manyetik devreli trafolar nadirdir.

Şek. Şekil 3 ve 4 ve akımların üç fazdan da geçtiğini varsayarsak, tüm fazların birbirine manyetik olarak bağlı olduğunu görmek kolaydır. Bu, her bir fazın manyetomotor kuvvetlerinin birbirini etkilediği anlamına gelir ki bu, üç fazlı akım üç tek fazlı transformatör tarafından dönüştürüldüğünde sahip değiliz.

Üç fazlı transformatörlerin ikinci grubu zırhlı transformatörlerdir. Zırhlı bir trafo, birbirine boyundurukla bağlı üç adet tek fazlı zırhlı trafodan oluşuyor gibi düşünülebilir.

İncirde. Şekil 5, dikey olarak yerleştirilmiş bir iç çekirdeğe sahip zırhlı bir üç fazlı transformatörü şematik olarak göstermektedir Şekilden, AB ve CD düzlemleri aracılığıyla manyetik akıları olabilen üç tek fazlı zırhlı transformatöre bölünebileceğini görmek kolaydır. her biri kendi manyetik devresinde kapalı. Şek. 5 kesikli çizgilerle gösterilmiştir.

Şekil 5.

Şekilden de görülebileceği gibi, aynı fazın primer I ve sekonder II sargılarının üst üste bindirildiği orta dikey çubuklarda akı tam geçerken, b-b boyunduruklarında ve yan duvarlarda akının yarısı geçmektedir. . Aynı endüksiyonda, boyunduruğun ve yan duvarların enine kesitleri, orta çubuk a'nın enine kesitinin yarısı olmalıdır.

Ara parçalar c - c'deki manyetik akıya gelince, değeri, aşağıda göreceğimiz gibi, orta fazın dahil edilme yöntemine bağlıdır.

Armatür transformatörlerinin çubuk transformatörlere göre ana avantajı, manyetik akının kısa kapanma yolları ve dolayısıyla düşük yüksüz akımlardır.

Zırhlı transformatörlerin dezavantajları, ilk olarak, demirle çevrili olmaları nedeniyle onarım için sargıların düşük mevcudiyeti ve ikincisi, aynı nedenden dolayı sargıyı soğutmak için en kötü koşulları içerir.

Çubuk tipi transformatörlerde, sargılar neredeyse tamamen açıktır ve bu nedenle soğutma ortamının yanı sıra inceleme ve onarım için daha erişilebilirdir.

Tüp tanklı üç fazlı yağ dolu transformatör: 1 — kasnaklar, 2 — yağ tahliye vanası, 3 — yalıtım silindiri, 4 — yüksek gerilim sargısı, 5 — alçak gerilim sargısı, 6 — çekirdek, 7 — termometre, 8 — terminaller alçak gerilim, 9 — yüksek gerilim terminalleri, 10 — yağ kabı, 11 — gaz röleleri, 12 — yağ seviyesi göstergesi, 13 — radyatörler.

Üç fazlı transformatörlerin cihazı hakkında daha fazla ayrıntı: Güç transformatörleri — cihaz ve çalışma prensibi