Driefasige transformatorcircuits

Omdat driefasen zo vaak wordt gebruikt voor stroomdistributiesystemen, is het logisch dat we driefasentransformatoren nodig hebben om spanningen omhoog of omlaag te kunnen brengen.

Dit is slechts gedeeltelijk waar, aangezien gewone enkelfasige transformatoren kunnen worden samengevoegd om de stroom tussen twee driefasige systemen in verschillende configuraties om te zetten, waardoor er geen speciale driefasige transformator nodig is.

Er zijn echter speciale driefasige transformatoren gebouwd voor die taken en kunnen presteren met minder materiaalvereisten, minder afmetingen en minder gewicht dan hun modulaire tegenhangers.

Driefasige transformatorwikkelingen en verbindingen

Een driefasige transformator is gemaakt van drie sets primaire en secundaire wikkelingen, die elk rond een poot van een ijzeren kern zijn gewikkeld. In wezen ziet het eruit als drie enkelfasige transformatoren die een samengevoegde kern delen, zoals in onderstaande afbeelding.

Driefasige transformatorkern heeft drie sets wikkelingen.

Die sets primaire en secundaire wikkelingen worden aangesloten in Δ- of Y-configuraties om een ​​complete eenheid te vormen. De verschillende combinaties van manieren waarop deze wikkelingen met elkaar kunnen worden verbonden, zullen de focus van deze sectie zijn.

Of de wikkelingssets nu een gemeenschappelijke kerneenheid delen of elk wikkelpaar een afzonderlijke transformator is, de aansluitmogelijkheden voor de wikkelingen zijn hetzelfde:

Primair - Secundair

• J - J
• J -
• Δ - J
• Δ -

De redenen voor het kiezen van een Y- of Δ-configuratie voor transformatorwikkelingsverbindingen zijn dezelfde als voor elke andere driefasige toepassing:Y-verbindingen bieden de mogelijkheid voor meerdere spanningen, terwijl Δ-verbindingen een hogere betrouwbaarheid genieten (als één wikkeling openvalt, de andere twee kunnen nog steeds de volledige lijnspanning naar de belasting handhaven).

Waarschijnlijk het belangrijkste aspect van het verbinden van drie sets primaire en secundaire wikkelingen om een ​​driefasige transformatorbank te vormen, is aandacht besteden aan de juiste fasering van de wikkeling (de punten die worden gebruikt om de "polariteit" van de wikkelingen aan te duiden).

Onthoud de juiste faserelaties tussen de fasewikkelingen van Δ en Y:(figuur hieronder)

(Y) Het middelpunt van de “Y” moet ofwel alle “-” of alle “+” wikkelpunten aan elkaar binden. (Δ) De wikkelingspolariteiten moeten complementair op elkaar worden gestapeld (+ tot -).

Het kan lastig zijn om deze fasering correct te krijgen wanneer de wikkelingen niet worden weergegeven in de normale Y- of Δ-configuratie. Laat me dit illustreren, te beginnen met de onderstaande afbeelding.

Ingangen A₁ , B₁ , C₁ kan worden bedraad met "Δ" of "Y", evenals uitgangen A₂ , B₂ , C₂ .

Fasebedrading voor "Y-Y" transformator

Drie afzonderlijke transformatoren moeten met elkaar worden verbonden om de stroom van het ene driefasensysteem naar het andere om te zetten. Eerst zal ik de bedradingsaansluitingen voor een YY-configuratie laten zien:

Fasebedrading voor "Y-Y" transformator.

Merk op in de bovenstaande afbeelding hoe alle wikkeluiteinden gemarkeerd met stippen zijn verbonden met hun respectieve fasen A, B en C, terwijl de niet-puntige uiteinden met elkaar zijn verbonden om de middelpunten van elke "Y" te vormen.

Als zowel primaire als secundaire wikkelingssets zijn aangesloten in "Y" -formaties, kunnen neutrale geleiders worden gebruikt (N₁ en N₂ ) in elk voedingssysteem.

Fasebedrading voor “Y-Δ” transformator

Nu zullen we een Y-Δ-configuratie bekijken:

Fasebedrading voor “Y-Δ” transformator.

Merk op hoe de secundaire wikkelingen (onderste set, afbeelding hierboven) zijn verbonden in een ketting, waarbij de "punt"-kant van de ene wikkeling is verbonden met de "niet-punt"-kant van de volgende, waardoor de Δ-lus wordt gevormd.

Op elk verbindingspunt tussen paren wikkelingen wordt een verbinding gemaakt met een lijn van het tweede voedingssysteem (A, B en C).

Fasebedrading voor "Δ-Y" transformator

Laten we nu een Δ-Y-systeem in de onderstaande afbeelding bekijken.

Fasebedrading voor “Δ-Y” transformator.

Een dergelijke configuratie (afbeelding hierboven) zou de levering van meerdere spanningen (lijn-naar-lijn of lijn-naar-neutraal) in het tweede voedingssysteem mogelijk maken, van een bronvoedingssysteem zonder nulleider.

Fasebedrading voor "Δ-Δ" transformator

En tot slot gaan we naar de Δ-Δ configuratie:

Fasebedrading voor “Δ-Δ” transformator.

Als er geen nulleider nodig is in het secundaire voedingssysteem, hebben Δ-Δ-verbindingsschema's (afbeelding hierboven) de voorkeur vanwege de inherente betrouwbaarheid van de Δ-configuratie.

Fasebedrading voor “V” of “open-Δ” transformator

Aangezien een Δ-configuratie naar tevredenheid kan werken zonder één wikkeling, kiezen sommige ontwerpers van voedingssystemen ervoor om een ​​driefasige transformatorbank te maken met slechts twee transformatoren, wat neerkomt op een Δ-Δ-configuratie met een ontbrekende wikkeling aan zowel de primaire als de secundaire zijde:

“V” of “open-Δ” levert 2-φ stroom met slechts twee transformatoren.

Deze configuratie wordt "V" of "Open-Δ" genoemd. Natuurlijk moet elk van de twee transformatoren te groot zijn om dezelfde hoeveelheid stroom aan te kunnen als drie in een standaard Δ-configuratie, maar de totale voordelen van grootte, gewicht en kosten zijn het vaak waard.

Houd er echter rekening mee dat met één wikkelset die ontbreekt in de Δ-vorm, dit systeem niet langer de fouttolerantie biedt van een normaal Δ-Δ-systeem. Als een van de twee transformatoren zou uitvallen, zouden de belastingsspanning en -stroom zeker worden beïnvloed.

Voorbeeld uit het echte leven

De volgende foto (figuur hieronder) toont een reeks step-up transformatoren bij de Grand Coulee hydro-elektrische dam in de staat Washington.

Vanaf dit uitkijkpunt zijn verschillende transformatoren (groen van kleur) te zien en ze zijn gegroepeerd in drieën:drie transformatoren per hydro-elektrische generator, met elkaar verbonden in een of andere vorm van driefasige configuratie.

De foto laat de primaire wikkelingsverbindingen niet zien, maar het lijkt erop dat de secundaire wikkelingen zijn aangesloten in een Y-configuratie, is dat er slechts één grote hoogspanningsisolator uit elke transformator steekt.

Dit suggereert dat de andere kant van de secundaire wikkeling van elke transformator zich op of nabij het aardpotentiaal bevindt, wat alleen waar kan zijn in een Y-systeem.

Het gebouw links is de krachtpatser, waar de generatoren en turbines zijn ondergebracht. Rechts is de hellende betonnen muur het stroomafwaartse vlak van de dam:

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Delta en Wye 3-fasenschakelingen