Kolmefaasilised ja ühefaasilised trafod: seade, tööpõhimõte, tüübid

Kolmefaasilise pingesüsteemi transformatsiooni saab teostada kolme ühefaasilise trafo abil. Kuid samal ajal kasutatakse märkimisväärse kaalu ja muljetavaldavate mõõtmetega aparaati. Kolmefaasilisel trafol puuduvad need puudused, kuna selle mähised asuvad ühise magnetahela varrastel. Seetõttu võrkudes, mille võimsus on kuni 60 tuhat. kVA selle rakendamine on parim valik.

Kolmefaasilise trafo otstarve

Trafode põhiülesanne on elektrienergia edastamine pikkade vahemaade taha. Vahelduvvoolu elektrienergiat toodetakse elektrijaamades. Elektrienergia ülekande ajal on juhtmete soojendamiseks kaod. Neid saab vähendada voolutugevuse vähendamisega. Selleks on vaja pinget tõsta nii, et selle väärtus oleks vahemikus 6 kuni 500 kV.

Suurendustegur sõltub edastatava võimsuse väärtusest ja kaugusest sihtkohani. Sel juhul edastatav võimsus sõltub kahest parameetrist: pingest ja voolust. Peamine kütmisega seotud juhtmekadude muutumist mõjutav tunnus on voolutugevuse väärtus. Sellest lähtuvalt on küttekadude vähendamiseks vaja voolutugevust vähendada. Voolu vähendades tuleb pinge väärtust vastavalt suurendada. Siis jääb ülekantava võimsuse väärtus muutumatuks.

Pärast pinge tarnimist tarbijatele tuleks seda vähendada nõutava väärtuseni. Sellest lähtuvalt on kolmefaasiliste trafode põhiülesanne pinge suurendamine enne elektrienergia edastamist ja selle vähendamine pärast seda.

Seadme määratlus ja tüübid

Kolmefaasiline trafo on kolme paari mähistega staatiline seade. Seade on ette nähtud pinge teisendamiseks, kui edastatakse võimsust pikkadel vahemaadel.

Faasi klassifikatsioon:

• üksik faas;
• kolmefaasiline.

Ühefaasilised trafod on väikese võimsusega. Nende peamisteks kasutusaladeks on igapäevaelu ja eriotstarbelised tööd (keevitus, mõõtmised, katsetused).

Kolmefaasiliste trafode võimsusvahemik on väga erinev. Sellepärast nende kasutusala on väga mitmekesine:

• eriotstarbeliste pantograafide toiteallikaks;
• mõõteseadmete ühendamiseks;
• pinge väärtuse muutmiseks katsetamise ajal;
• pinge suurendamiseks või vähendamiseks valgustuse või võimsuskoormuste ühendamisel.

Tööpõhimõte

Kolmefaasilise trafo südamikuks on magnetahel ja mähised. Igal faasil on oma astmeline üles- ja allamähis. Kuna faasi on vastavalt kolm, on mähiseid kuus. Need ei ole omavahel seotud.

Kolmefaasilise trafo, nagu ka ühefaasilise, tööpõhimõte põhineb elektromagnetilise induktsiooni seadusel. Kui primaarmähis on võrku ühendatud, hakkab selles voolama vahelduvvool. Selle tõttu ilmub peamine magnetvoog terasest magnetahela südamikusse, mis katab iga faasi mähised. Igas pöördes ilmneb sama väärtuse ja suurusega elektromotoorjõud.

Kui sekundaarmähise keerdude arv on väiksem kui primaarmähise keerdude arv, on väljundiks madalama väärtusega pinge kui sisendil ja vastupidi.

Asjaolu, et elektromotoorjõu väärtus sõltub ainult teatud mähise pöörete arvust, kinnitage valemid:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4,44 f 1 Ф W 2

E 1, E 2 - vastavalt primaar- ja sekundaarmähise elektromotoorjõu väärtus, V;

f 1 - võrgu voolu sagedus, Hz;

Ф on peamise magnetvoo maksimaalne väärtus Wb;

W 1, W 2 - vastavalt primaar- ja sekundaarmähise pöörete arv.

Trafo struktuur

Pingemuunduri peamised osad on:

• magnetahel;
• kõrge ja madalpinge mähised;
• paak;
• sisendid ja väljundid.

Lisavarustus sisaldab:

• paisupaak;
• väljalasketoru;
• rikkekaitse;
• juhtimis- ja signaalimisseadmed.

Magnetahelat on vaja seadme kõikide osade kinnitamiseks. See on omamoodi pingemuunduri skelett. Selle teine ​​ülesanne on luua peamise magnetvoo liikumissuund. Sõltuvalt mähiste südamiku külge kinnitamise omadustest võib trafo magnetahel olla kolme tüüpi:

• soomusvarras;
• soomustatud;
• pöördeline.

Väikese võimsusega trafode mähiste valmistamiseks kasutatakse ristkülikukujulise või ringikujulise ristlõikega vasktraati.

Trafoõli on aparaadis väga oluline element. Seda ei kasutata väikese võimsusega trafodes (kuiv). Keskmise kuni suure võimsuse korral on selle kasutamine kohustuslik. Kas trafoõli kaks peamist ülesannet:

• mähiste jahutamine, mis kuumenevad neid läbiva voolu tõttu;
• suurenenud isoleeritus.

Paisupaak paigaldatakse trafodesse, mille kõrgepinge mähis on üle 6 kV ja aparaadi võimsus üle 75 kVA. Võttes mähistelt soojust ära, soojeneb trafoõli järk-järgult ja paisub. Selle ülejääk siseneb paisupaaki. Expanderi ülesanne on kaitsta õli oksüdeerumise ja niiskuse eest.

Suure võimsusega trafodes on ekspandertorustik varustatud gaasirelee ja ventiiliga, mis vajadusel ühendab paisupaagi küljest lahti.

Sisendeid ja väljundeid on vaja mähiste otste ühendamiseks elektriliinidega. Need asuvad paagi kaanel. Need on valmistatud klaasist või portselanist isolaatorist, mille sees on juhtiv vaskvarras. Primaarmähis on kinnitatud sisendite külge ja sekundaarmähis on kinnitatud klemmide külge.

Paagi kaanel on pingelüliti (anzapfa). Selle seadme abil saate kolmes faasis samaaegselt muuta mähiste ühendatud keerdude arvu. See manipuleerimine võimaldab teil vastavalt vajadusele väljundpinget suurendada või vähendada.

Väljalasketoru ülesanne on vältida paagi kahjustamist hädaolukorras. Rikke, lühise korral kuumeneb õli kiiresti ja tekivad gaasid. Väljalasketoru olemasolu tõttu ei purune paak olulise rõhu all ja ainult toru klaasmembraan on kahjustatud. See võimaldab õlil ja gaasidel välja pääseda.

Sisendite ja väljundite kõrvale on paigaldatud rikkekaitse. Selle eesmärk on kaitsta madalpingevõrke nendes kõrgepinge ilmnemise eest.

Trafoõli temperatuuri juhtimiseks, samuti ülekuumenemise korral häire andmiseks on vajalik termomeetriline signaalseade.

Mähiste ühendamise skeemid ja rühmad

Kolmefaasilistes trafodes on vaja omavahel ühendada primaarmähised faaside kaupa ja sekundaarmähised. Ühendusskeeme on kolm:

• täht;
• kolmnurk;
• siksakiline.

Mähiste ühendamisel tähega on lineaarpinge - faaside alguste vahel - 1,73 korda suurem kui faasipinge (faasi alguse ja lõpu vahel). Kui trafo mähised on kolmnurgaga ühendatud, on faasi- ja liini pinged samad.

Kasumlikum on ühendada mähised tähega kõrgepinge korral ja kolmnurgaga - märkimisväärse voolu korral. Mähiste siksakühendus võimaldab tasandada magnetiseerivate voolude asümmeetriat. Kuid selle ühendusmeetodi puuduseks on mähismaterjali suurenenud raiskamine.

Mähiste ühendamise rühm näitab astmelise mähise elektromotoorjõu vektori mahajäämust vektorist e. jne. koos. astmeline mähis. Märkige ühendusrühm numbrite seeriaga vahemikus 0 kuni 11.

Kaod ja efektiivsus

Trafo on elektrimasina tüüp, millel on minimaalne kadu. Nende arv on tühine ja moodustab 1-2%.

Elektrikaod lähevad aparaadi mähiste soojendamiseks ja kõikuvad otseselt proportsionaalselt koormuse muutusega. Magnetkaod ilmnevad magnetahela südamiku magnetiseerimise ümberpööramise tõttu ja sõltuvad ainult primaarmähisele antava pinge väärtusest. Seetõttu toob trafo ühendamine kõrgema pingega kaasa magnetkadude suurenemise.

Elektrimasina kasutegur (efektiivsus) on elektrimasina väljundis oleva kasuliku võimsuse suhe sisendis antavasse. Trafo kasutegur saavutab maksimaalse väärtuse, kui seade on koormatud 45–65%.

Eriotstarbelised trafod

Pingemuundurid, mis ei ole ette nähtud valgustuse ja toitekoormuse varustamiseks, on spetsiaalsed trafod. Neid on mitut tüüpi: mõõte-, keevitus-, autotransformaatorid.

Pinge mõõtemuundurid

Mõõteseadmete sisselülitamiseks kõrgepingeahelates kasutatakse mõõtetrafosid. Nende kasutamine võimaldab:

• laiendada vahelduvvoolupaigaldiste mõõtmise piire;
• suurendada aparatuuri teenindavate isikute kaitset;
• kasutage mõõtmiseks väikese suurusega ja kaaluga seadmeid.

Jaotatud voolutrafodeks ja pingetrafodeks.

Instrumenditrafode primaarmähis on ühendatud võrku, mõõteriistad aga sekundaarsega.

keevitusseadmed

Keevitustrafod vähendavad võrgupinge (220 V või 380 V) vajalikule 60-70 V-le. Madal keevituspinge tagab keevitaja ohutuse. Pinge väärtuse langetamine alla 60 V on vastuvõetamatu, kuna kaar ei pruugi lihtsalt süttida.

Keevitustrafod ei karda lühiseid, kuna selles töörežiimis hoitakse voolutugevust pikka aega lubatud väärtuste piires.

Pidevalt muutuva pingega autotransformaator

Masinaruumides kasutatakse autotransformaatoreid suure võimsusega mootorite käivitamiseks, samuti laborites erinevat tüüpi katsete läbiviimisel.

Autotransformaatorite peamine eristav omadus on elektriühenduse olemasolu primaar- ja sekundaarmähiste vahel. Alandavate autotransformaatorite puhul on see asjaolu puuduseks, kuna tehnika ebapiisava järgimise korral ohutus, avariirežiimi, seadme rikke korral võib tööpersonali elu ja tervis olla allapoole oht.

Paralleelne töö

Suure hulga pantograafide usaldusväärseks tööks ei piisa ühest jõutrafost. Seetõttu on alajaamades tööle ühendatud mitmed pingemuundurid. Trafode ühendamist samade tarbijate rühmaga nimetatakse paralleelseks tööks. Paralleeltööks on võimatu kaasata pingemuundureid. Tuleb täita mõned erinõuded.

Trafo leiutamine andis vahelduvvoolule võimaluse siseneda kindlalt tööstuse arengusse ning võtta oma koht igapäevaelus ja põllumajanduses.