Трансформатор розподільчої трифазної мережі

1 Трансформатор розподільчої трифазної мережі, який містить тристрижневий магнітопровід, три первинні обмотки, які розміщені по одній на кожному стрижні та з'єднані між собою різноіменними виводами та приєднані до ЛІНІЙНИХ фаз живильної мережі, та шість вторинних обмоток, поділених між собою на три перші та три другі обмотки і розміщені по одній першій та по одній другій обмотці на кожному стрижні магнітопроводу, причому кожна перша обмотка, яка розміщена на одному стрижні, з'єднана послідовно одноіменними виводами з однією другою обмоткою, розміщеною на іншому стрижні магнітопроводу, три ПОСЛІДОВНІ з'єднання перших та других обмоток між собою з'єднані у трипроменеву зірку, промені якої приєднані до проводів ЛІНІЙНИХ фаз розподільчої мережі, а спільна точка зірки приєднана до проводу нульової фази розподільчої мережі, який відрізняється тим, що перша та друга обмотки, розміщені на середньому стрижні, з'єднані між собою різноіменними виводами, принаймні в одному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами і принаймні в одному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами 2 Трансформатор за п 1, який відрізняється тим, що в одному послідовному з єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами, а у двох інших послідовних з'єднаннях першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях магнітопроводу, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами 3 Трансформатор за п 1, який відрізняється тим, що в одному послідовному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами, а у двох інших послідовних з'єднаннях першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами 4 Трансформатор за пп 1-3, який відрізняється тим, що площа поперечного перерізу проводу виводу нульової фази трансформатора принаймні в 1,5-2,5 рази більша площі поперечного перерізу проводу виводів ЛІНІЙНИХ фаз трансформатора, приєднаних до розподільчої мережі 5 Трансформатор за пп 1-4, який відрізняється тим, що струмопровідна здатність стрижня ізолятора нульової фази трансформатора в 1,5-2,5 рази більша струмопровідної здатності стрижня ізолятора ЛІНІЙНИХ фаз, приєднаних до розподільчої мережі 6 Трансформатор за пп 1-5, який відрізняється тим, що між первинними та вторинними обмотками розміщений екран, виконаний із струмопровідного матеріалу, неутворюючий короткозамкнений виток, ізольований від струмопровідних провідників первинних та вторинних обмоток та приєднаний до контуру заземлення трансформатора Трансформатор відноситься до електротехніки і призначений для використання в низьковольтних розподільчих чотирипровідних мережах з нульовим проводом при наявності у мережах вищих гармонік струмів Відомий трансформатор, первинні обмотки якого з'єднані у зірку, а вторинні - у зірку з нулем [1] При різко несиметричних навантаженнях у цьо го трансформатора виникають додаткові втрати енергії, які у 6 разів більші основних втрат трансформатора Відомий трансформатор, первинні обмотки якого з'єднані у трикутник, а вторинні - у зірку з нулем [1] При виникненні у мережі струмів гармонік, кратних трьом, у такого трансформатора виникають додаткові втрати енергії, які у 3 - 4 рази бі 00 00 44488 льші за основні втрати трансформатора Відомий трансформатор, первинні обмотки якого з'єднані у зірку, а вторинні - у зигзаг [1] При різко несиметричних та нелінійних навантаженнях у цього трансформатора виникають додаткові втрати, які у 1,5 рази більші основних втрат трансформатора, крім того, струми третіх гармонік у первинних обмотках викликають додаткові втрати енергії та додаткове нагрівання баку трансформатора Відомий трансформатор - прототип, первинні обмотки якого з'єднані у трикутник, а вторинні - у зигзаг [2] Цей трансформатор містить тристрижневий магнітопровід, три первинні обмотки, які розміщені по одній на кожному стрижні та з'єднані між собою різноіменними виводами, причому точки цих з'єднань підімкнені до ЛІНІЙНИХ фаз живильної мережі, шість вторинних обмоток, які поділені між собою на три перші та три другі обмотки і розміщені по одній першій та по одній другій обмотці на кожному стрижні магнітопроводу, кожна перша обмотка, яка розміщена на одному стрижні, з'єднана одноіменними виводами з однією другою обмоткою, розміщеною на іншому стрижні магнітопроводу, три ПОСЛІДОВНІ з'єднання перших та других обмоток між собою сполучені у трипроменеву зірку, промені якої приєднані до проводів ЛІНІЙНИХ фаз розподільчої мережі, а спільна точка зірки приєднана до проводу нульової фази розподільчої мережі Недоліком трансформатору - прототипу є те, що катушка, розташована, що складається з трьох обмоток, розміщених на середньому стрижні магнітопроводу, додатково підігрівається теплом, яке виділяється від крайніх стрижнів та катушок, розташованих на цих крайніх стрижнях Тому при номінальному режимі обмотки середнього стрижню нагріваються на 7 -10 градусів Цельсію більше ніж обмотки, розташовані на крайніх стрижнях 3 аналізу надійності роботи ізоляції відомо, що перегрів и на 10 градусів приводить до скорочення терміну служби трансформаторів на ЗО - 50% Скорочення терміну служби ізоляції пояснюється тим, що при перегріві ізоляції виникає прискорене старіння, висихання, кристалізація, розтріскування ізоляції та наступне її обсипанням При умові незначної вібрації, яка завжди має місце у трансформаторах, між провідниками з пошкодженою ІЗОЛЯЦІЄЮ може виникати коротке замикання Ймовірність виникнення короткого замикання залежить від напруги між суміжними провідниками обмоток Оскільки напруга між суміжними провідниками може досягати 220 - 240 і більше вольт, а площа дотику поверхонь вказаних провідників при тісному магнітному зв'язку може досягати 2 - 4 квадратних метрів, то надійність роботи трансформатора нижча за 0,999 Тому негативною вадою трансформатора прототипу є його недостатня надійність, викликана сумісною дією перегріву та порівняно високої напруги на ізоляції між сусідніми провідниками у катушці, розміщеній на середньому стрижні магнітопроводу У зв'язку із вказаним недоліком трансформатора - прототипу була поставлена задача - знизити напругу між обмотками, розміщеними на серед ньому стрижні магнітопроводу, оскільки обмотки, розміщені на крайніх стрижнях магнітопроводу, мають краще масляне або повітряне охолодження і запас по температурі перегріву Поставлена задача розв'язана шляхом зміни принципової схеми з'єднання вторинних обмоток трансформатора, а саме тим, що у трансформаторі розподільчої трифазної мережі який містить тристрижневий магнітопровід, три первинні обмотки, які розміщені по одній на кожному стрижні та з'єднані між собою різноіменними виводами, причому точки цих з'єднань підімкнені до ЛІНІЙНИХ фаз живильної мережі, та шість вторинних обмоток, поділених між собою на три перші та три другі обмотки і розміщені по одній першій та по одній другій обмотці на кожному стрижні магнітопроводу, причому кожна перша обмотка, яка розміщена на одному стрижні, з'єднана одноіменними виводами з однією другою обмоткою, розміщеною на іншому стрижні магнітопроводу, три ПОСЛІДОВНІ з'єднання перших та других обмоток між собою з'єднані у трипроменеву зірку, промені якої приєднані до проводів ЛІНІЙНИХ фаз розподільчої мережі, а спільна точка зірки приєднана до проводу нульової фази розподільчої мережі, введені зміни у принципову схему з'єднань, саме перша та друга обмотки, які розміщені на середньому стрижні, з'єднані між собою різноіменними виводами, принаймні в одному послідовному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами, і принаймні в одному послідовному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами У першому пріоритетному варіанті в одному послідовному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами, а у двох інших послідовних з'єднаннях першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами У другому пріоритетному варіанті в одному послідовному з'єднанні першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінцевими виводами, а у двох інших послідовних з'єднаннях першої та другої обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані початковими виводами Площа поперечного перерізу проводу виводу нульової фази від вторинних обмоток трансформатора до ізолятора принаймні в 1,5 - 2,5 рази більша площі поперечного перерізу кожного проводу виводів ЛІНІЙНИХ фаз трансформатора, приєднаних до розподільчої мережі Струмопровідна здатність стрижня ізолятора нульової фази трансформатора в 1,5 - 2,5 рази більша струмопровідної здатності стрижня ізолятора ЛІНІЙНИХ фаз трансформатора, приєднаних до розподільчої мережі Між первинними та вторинними обмотками розміщений екран, виконаний з струмопровідного матеріалу, неутворюючий короткозамкнений виток, ізольований від струмопровідних провідників первинних та вторинних обмоток та приєднаний до контуру заземлення трансформатора Вказана зміна принципової схеми з'єднань об 44488 другу - обмотка 4 У з'єднанні вторинних обмоток між собою є такі ознаки (фіг 1 - фіг 3) кожна перша обмотка, наприклад 4, яка розміщена на одному стрижні, з'єднана одноіменними виводами з однією другою обмоткою, наприклад 5, розміщеною на іншому стрижні магнітопроводу, і разом утворюють ПОСЛІДОВНІ з'єднання обмоток, наприклад обмоток 4 та 5, три ПОСЛІДОВНІ з'єднання перших та других обмоток між собою (4 та 5, 7 та 9, 6 та 8) сполучені у трипроменеву зірку, промені якої приєднані до проводів ЛІНІЙНИХ фаз а, в та с розподільчої мережі, а спільна точка зірки приєднана до проводу нульової фази О розподільчої мережі, Для пояснення суті винаходу додаються фіг 1 перша (7) та друга (6) обмотки, які розміщені -фіг З на середньому стрижні, з'єднані між собою різноіменними виводами (фіг 1,фіг 2), На фіг 1 показане топографічне (фазорне) зображення схеми з'єднання обмоток трансформапринаймні в одному послідовному з'єднанні тора по першому пріоритетному варіанту першої (7) та другої (9) обмоток, розміщених на різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані почаНа фіг 2 показане топографічне (фазорне) зотковими виводами (фіг 1, фіг 2), браження схеми з'єднання обмоток трансформатора по другому пріоритетному варіанту принаймні в одному послідовному з'єднанні першої (4) та другої (5) обмоток, розміщених на На фіг 3 подана принципова схема з'єднань різних стрижнях, обмотки між собою з'єднані кінобмоток трансформатора, виконаного за першим цевими виводами (фіг 1, фіг 2) пріоритетним варіантом На фіг 1 позначено 1, 2, 3 - первинні обмотки, Типове скорочене позначення схем з'єднань 4 - 9 - вторинні обмотки, 0 - спільна точка сполупервинних та вторинних обмоток даного трансфочення трьох послідовних з'єднань перших та друрматора можна подати так "Трикутник - лямбда з гих обмоток у трипроменеву зірку, відрізок 0 - 0 нулем", або " Д - X з 0" вивід нульової фази трансформатора, • - точки, які Робота трансформатора При приєднанні розміщені біля виводу кожної обмотки і вказують трансформатора до високовольтної мережі на на початковий вивід ВХІДНІ затискачі А, В та С подаються ЛІНІЙНІ напруги Серед вторинних обмоток перші обмотки між На фіг 2 позначення співпадають з позначенсобою мають однакову КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ Аналогічно, нями фіг 1 другі обмотки між собою також мають однакову На фіг 3 позначено А, В, С - ЛІНІЙНІ фази жиКІЛЬКІСТЬ витків За цих умов на виході трансфорвильної високовольтної мережі, а, в, с, 0 - ЛІНІЙНІ матора індуктується симетрична система фазних та нульова фази розподільчої низьковольтної менапруг, наприклад 220 вольт Із топографічного режі, 10 - стрижні магнітопроводу трансформатозображення фіг 1 видно, що при тісному магнітра, 11 - екран між первинними та вторинними обному зв'язку напруга між провідниками обмоток 6 мотками Позначення обмоток на фіг З та 7 дорівнює 127 вольт, замість 220 вольт у проспівпадають з позначеннями обмоток на фіг 1 тотипі Напруга між провідниками обмоток 5 та 8 Склад трансформатора Трансформатор дорівнює 220 вольт, а між провідниками обмоток 4 складається із магнітопроводу 10, обмоток 1 - 9 та та 9 напруга становить 253 вольти, що на 15% екрану 11 фіг 3) більше ніж у прототипу (фіг 1) Але таке збільКонструкція трансформатора На кожному шення напруги має місце лише між провідниками стрижні тристрижневого магнітопроводу 10 розміобмоток, розміщених на одному з крайніх стрижнів щені три обмотки Одна з трьох обмоток є первинмагнітопроводу, причому ІЗОЛЯЦІЯ МІЖ провідниканою Первинні обмотки виконані високовольтними ми цих обмоток працює при меншій температурі Три первинні обмотки 1, 2 та 3 між собою з'єднані ніж обмотки середнього стрижню різноіменними (початковий з кінцевим, або навпаки) виводами, приєднаними до ЛІНІЙНИХ фаз А, В, Отже зниження напруги на ізоляції між провідС живильної високовольтної мережі Вторинні обниками обмоток, розміщених на середньому стримотки 4 - 9 розміщені по дві на кожному стрижні жні, підвищує надійність роботи трансформатора магнітопроводу Обмотки 4 - 9 між собою поділені Ймовірність пробою ізоляції обмоток скоротилась на три перші (4, 7, 8) та на три другі (5, 6, 9) обмоутричі, а термін служби трансформатора збільтки фіг 3) Перші та другі обмотки розміщені по шиться приблизно удвічі одній першій та по одній другій обмотці на кожноТакий трансформатор доцільно застосовувати му стрижні магнітопроводу На першому стрижні як силовий у розподільчих мережах 220 / 380 розміщена перша обмотка 4 та друга обмотка 9, на вольт при наявності у мережах вищих гармонік другому стрижні розміщена перша обмотка 7 та струмів, особливо кратних трьом (3-ої, 9-ої, 15-ої і друга обмотка 6, на третьому стрижні розміщена т і) Застосування таких трансформаторів зменперша обмотка 8 та друга обмотка 5 Поділ обмошує втрати енергії у трансформаторі та мережі на ток стрижню на першу та другу не залежить від 10 -ь 15%, запобігає перегріву трансформатора та порядку фізичного розміщення обмоток на стрижвиходу його з ладу, а також покращує якість елекні, а обирається довільно Так, на першому стрижтричної енергії, зокрема зменшує напруги та струні за першу може бути прийнята обмотка 9, а за ми нульової ПОСЛІДОВНОСТІ основної та вищих гармоток трансформатора зменшила напругу між провідниками першої та другої обмоток, розміщених на середньому стрижні магнітопроводу, з 220 вольт до 127 вольт, тобто на 43,3% Це підвищило надійність роботи ізоляції обмоток, розміщених на середньому стрижні Збільшення напруги на 15,1% на ізоляції між першою та другою обмотками, розміщеними на одному з крайніх стрижнів, не привело до зниження надійності роботи ізоляції, оскільки ці обмотки мають краще холодження Тому надійності роботи ізоляції обмоток, розміщених на середньому та крайніх стрижнях, стали приблизно однаковими, що підвищило надійність роботи трансформатора в цілому до 0,9999 44488 8 МОНІК Список посилань 1 Електротехнический справочник / Под общ ред Грудинского П Г и др - М "Енергия", 1975, 775 с 2 Menke W W , Croft F В Power distribution transformer for non-linear loads Патент США № 5416455, H01F 33/00, опубл 16 03 1995 О А 11 D Фіг. З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90