Vyvažovací transformátory

Napětí mezi každou fází třífázové sítě střídavého proudu a nulovým vodičem je ideálně 220 voltů. Když jsou však ke každé z fází elektrické sítě připojeny různé zátěže různého charakteru a velikosti, dochází někdy k poměrně značné nerovnováze fázových napětí.

Pokud by byly zatěžovací odpory stejné, byly by si navzájem rovny i proudy, které jimi protékají. Jejich geometrický součet by byl nulový. Ale v důsledku nerovnosti těchto proudů v nulovém vodiči vzniká vyrovnávací proud (nulový bod je posunut) a objevuje se odchylkové napětí.

Fázová napětí se vzájemně mění a je zjištěna fázová nesymetrie... Důsledkem takové fázové nesymetrie je zvýšení odběru elektřiny ze sítě a nesprávný provoz elektrických přijímačů, což vede k poruchám, poškození a předčasnému opotřebení izolace. V takové situaci je ohrožena bezpečnost uživatelů.

U autonomních třífázových zdrojů energie je nerovnoměrné zatížení fází plné všech druhů mechanického poškození. V důsledku toho dochází k poruše elektrických přijímačů, zhoršení zdrojů energie, zvýšené spotřebě oleje, paliva a chladicí kapaliny pro generátor. V konečném důsledku rostou náklady jak na elektřinu obecně, tak i na spotřební materiál pro generátor.

Chcete-li odstranit fázovou nesymetrii, vyrovnejte fázová napětí, musíte nejprve vypočítat zatěžovací proudy pro každou ze tří fází. Ne vždy je to však možné udělat předem. V průmyslovém měřítku mohou být ztráty způsobené nevyvážením fázového napětí jednoduše kolosální a ekonomický efekt do jisté míry zničující.

Pro eliminaci negativních trendů je potřeba aplikovat fázové vyvážení... K tomuto účelu se používají tzv. balunové transformátory.

U třífázového transformátoru jsou fázová vinutí vyššího i nižšího napětí zapojena do hvězdy, je zabudováno přídavné vyvažovací zařízení v podobě přídavného vinutí, které obklopuje vinutí vysokého napětí. Toto přídavné vinutí je navrženo tak, aby vydrželo trvalý proud jmenovité zátěže transformátoru, tzn. pro jmenovitý proud jedné fáze. Vinutí je zahrnuto do přerušení nulového vodiče transformátoru z následujícího výpočtu.

V případě vyrovnávacího proudu v nulovém vodiči budou vlivem nesymetrické zátěže nulové složky toky v magnetickém obvodu (vinutí provozních transformátorů) plně kompenzovány opačně směrovanými nulovými toky vyrovnávacího vinutí. Koneckonců, nesymetrii fázového napětí je zcela zabráněno.

Schéma zapojení vinutí třífázového fázově vyrovnávacího transformátoru je na obrázku 1.

Rýže. 1. Zařízení symetrizačního transformátoru

1) Třístupňový magnetický obvod třífázového transformátoru.

2) Vysokonapěťové cívky.

3) Nízkonapěťová vinutí.

4) Navíjení z kompenzačních závitů.

5) Distanční klíny.

6) Konec kompenzačního vinutí připojený k neutrální části vinutí nízkého napětí.

7) Vysunutý konec kompenzační cívky.

Energetické vlastnosti takových transformátorů, ztráty naprázdno, zkrat a další se od přidání vyvažovacího zařízení téměř nemění, ale ztráty elektřiny v síti se výrazně snižují. Při nerovnoměrném fázovém zatížení je systém fázového napětí symetrický stejně jako při připojení vinutí podle schématu hvězda-cik-cak.

Symetrický transformátor TST

Výpočty a experimenty výzkumníků ukázaly, že při správném přizpůsobení závitů kompenzačního a pracovního vinutí dosáhne napětí na kompenzačním vinutí transformátoru s vyrovnávacím zařízením, rovné jmenovitému proudu v nulovém vodiči hodnoty jmenovitého fázového napětí vyvážení na neutrální části vinutí s nízkou nulovou složkou EMF napětí pocházejícího z provozních vinutí na nulu.

Tato konstrukce výrazně snižuje odpor nulové složky třífázového výkonového transformátoru. To poskytuje významné zvýšení jednofázových zkratových proudů a je jednou z hlavních výhod balunových transformátorů, protože poskytuje spolehlivé a snadné nastavení reléová ochrana a jeho spolehlivý zkratový provoz.

Kromě toho je destruktivní účinek velkého jednofázového zkratového proudu na vinutí takového vyrovnávacího transformátoru mnohem menší než zkratový proud při absenci vyrovnávacího vinutí, protože destruktivní silný asymetrický tok s nulovou složkou je nyní plně kompenzován.