Расчет трехобмоточных трансформаторов. Основные сведения. Режим холостого хода

При распределении электрической энергии часто встречается необходимость питать при помощи трансформаторов одновременно две сети с различными напряжениями. Для этой цели вместо требующихся для этого отдельных двухобмоточных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации удобнее и экономичнее применять трехобмоточные трансформаторы. Это позволяет упростить и удешевить трансформаторную подстанцию.

Примерная схема распределения электрической энергии при помощи трехобмоточного трансформатора приведена на рис. 8.6.

Трехобмоточные трансформаторы имеют три обмотки: ВН, СН и НН, т. е. высшего, среднего и низшего напряжения.

В трехобмоточном трансформаторе первичная мощность в соответствии с законом сохранения энергии должна быть равна сумме мощностей обеих вторичных обмоток. Но между вторичными обмотками мощность нагрузки может распределяться различным образом

Рис. 8.6 Сема распределения электрической энергии при помощи трёхобмоточного трансформатора

Стандартами на силовые трансформаторы предусмотрены следующие четыре исполнения трехобмоточных трансформаторов по соотношению их обмоток.

Обмотка ВН всегда выполняется на полную мощность. Эта мощность принимается за номинальную для трехобмоточного трансформатора. Первое по таблице исполнение трехобмоточного трансформатора называется исполнением на его полную мощность. Такой трансформатор допускает работу любой пары обмоток или сочетания всех трех обмоток на полную номинальную мощность. Остальные исполнения допускают работу трансформатора при нагрузке обмотки НН или СН (или обеих вместе) на неполную (до 67%) номинальную мощность. Это несколько удешевляет стоимость трансформатора, так как при этом уменьшается его типовая мощность.

Таблица 8.1.

Исходя из конструктивных соображений, по условиям выполнения изоляции обмотка ВН всегда расположена снаружи. Остальные обмотки СН и НН могут меняться местами. Таким образом возможны два порядка расположения обмоток по их напряжениям (считая от стержня): НН, СН, ВН (рис. 8.7, а) и СН, НН, ВН (рис. 8.7, б).

Обозначения выводных концов обмоток трехобмоточных трансформаторов согласно стандарту на силовые трансформаторы приняты следующие:

Обмотка ВН
Обмотка СН
Обмотка НН

Нулевая точка в схеме звезда трехфазных трансформаторов обозначается О, О_т или о.

Рис. 8.7. Расположение обмоток трехобмоточного трансформатора на магнитопроводе: а —обмотка НИ первая от стерж ня; б— обмотка НН между об мотками СН и ВН; в и г—неприменяемые расположения обмоток

Режим холостого хода трехобмоточного трансформатора в принципе не отличается от такового у обычного двухобмоточного трансформатора.

Обозначим для краткости обмотки ВН, СН и НН цифрами 1, 2 и 3 (считая от наружной обмотки к внутренней — см. рис. 8.7, а).

Если включить одну из обмоток, например 1, в сеть с первичным напряжением U₁, то в остальных обмотках 2 и 3 будут индуцироваться напряжения U₂ и U₃.

Так как для каждой из обмоток трехобмоточного трансформатора должна быть справедлива основная формула напряжения

,

то напряжения (U₂ и U₃ будут пропорциональны числам витков ω₂ и ω3 в обмотках 2 и 3. Иными словами, для каждой из обмоток будут справедливы отношения

.

Отношение напряжений, или коэффициент трансформации, какой-либо пары обмоток обозначается буквой К с двойным индексом, например

, , .

Процессы, происходящие в двухобмоточном трансформаторе, могут быть обобщены и распространены на трехобмоточные (и вообще на многообмоточные) трансформаторы.

В частности для трехобмоточного трансформатора будут справедливы уравнения равновесия э. д. с.

Е1=Е2'=Е3', или, пренебрегая падениями напряжения, U1 = -U2’=-U3’; и уравнение равновесия э. д. с.

Индексы указанных величин даны в предположении, что первичной является обмотка 1.

Расчет потерь и тока холостого хода трехобмоточного трансформатора аналогичен расчету этих параметров (характеристик) для двухобмоточного трансформатора.