6.2.7. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

При включении трансформаторов на параллельную работу в электрических системах и при разработке схем управляемых выпрямителей необходимо знать угол сдвига по фазе линейных ЭДС обмоток высшего и низшего напряжения. Группа соединения обмоток трансформатора определяется по углу сдви­га фаз одноименных линейных ЭДС обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений, измеренному по часовой стрелке от вектора линейной ЭДС обмотки ВН к вектору НН. Группа соединения зависит от схемы соединений обмоток (например, «звезда» U или «треугольник» D), направления намотки катушек ВН и НН и порядка маркировки начал и концов фаз. У силовых трансформаторов направление намотки всех катушек должно быть одинаковым.

Начала и концы фаз обмоток трехфазных трансформаторов мар­кируют по ГОСТ 11677-85, как указано в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Маркировка фаз трехфазных двухобмоточных трансформаторов

Обмотки	Начала фаз	Концы фаз
Высшего напряжения	А, В, С	X, У, Z
Низшего напряжения	а, в, с	x, y, z

У трехфазных двухобмоточных трансформаторов могут быть различные группы соединений – от 0 до 11-й.

Для определения группы по заданной схеме соединения обмоток и маркировке фаз необходимо построить диаграмму линейных ЭДС обмоток ВН и НН и определить угол между любыми одноименными линейными ЭДС этих обмоток (например, и). Определить номер группы можно, поделив полученный угол сдвига на 30° или воспользовавшись часовым способом. Для этого вектор линейной ЭДС обмотки ВН совмещают с минутной стрелкой часов, установленной на 12 (или 0); тогда вектор линейной ЭДС обмотки НН, совмещенный с часовой стрелкой, укажет номер группы.

В паспортной табличке трансформатора номер группы указывается после обозначения схемы соединения обмоток (например, Y/Y – 0 или Y/D - 11).

На рис. 6.9 показаны для примера некоторые группы соединений обмоток трансформаторов и соответствующие им диаграммы ЭДС.

Рис. 6.9. Схемы соединения и диаграммы ЭДС для групп Y/Y – 0 и D/Y-11

При построении диаграммы надо учитывать следующее: если какие-либо фазные обмотки НН и ВН находятся на одном и том же стержне магнитопровода и имеют одинаковое расположение маркировки начал и концов, то векторы их фазных ЭДС фазных обмоток совпадают по направлению (например, ина рис. 6.9, а). ЭДС фазных обмоток, находящихся на одном стержне и имеющих противо­положное расположение начал и концов, сдвинуты на 180°, т.е. нахо­дятся в противофазе.

При одинаковых схемах соединения обмоток ВН и НН (Y/Y, D/D) получаются четные номера групп, при разных (Y/D, D/Y) - нечетные.

Если требуется изобразить схему соединений обмоток трансформатора для заданной группы,вначале строят маркированные треугольники линейных ЭДС обмоток ВН и НН со сдвигом одноимённых линейных ЭДС на угол, соответствующий заданной группе. Затем в треугольниках линейных ЭДС изображают векторы фазных ЭДС: если обмотка соединена Y, изображают звезду фазных ЭДС, а если D - треугольник фазных ЭДС. При этом векторы фазных ЭДС каждой обмотки снабжают стрелками, направленными от концов фаз к началам; все векторы фазных ЭДС обмотки D направляют по часовой стрелке или против часовой стрелки. Маркируют концы векторов фазных ЭДС обеих обмоток.

Изображают, пока без маркировки, три фазные обмотки для ВН и три - для НН. Далее маркируют начала и концы фазных обмоток ВН, начиная с любого вывода, но в той же последовательности, что и на векторной диаграмме. Соединяют концы фазных обмоток ВН: для Y - в узел, для D - перемычками в соответствии с векторной диаграммой.

Затем на векторной диаграмме находят векторы фазных ЭДС ВН и НН, совпадающих по направлению или направленных противоположно. Соответствующие им фазные обмотки располагают на одном и том же стержне трансформатора. Маркируют выводы соответствующей фазной обмотки НН с учётом расположения выводов фазной обмотки ВН и направлений векторов фазных ЭДС. Проверяют последовательность расположения выводов обмотки НН. Она должна быть такой же, как и у обмотки ВН. Наконец, соединяют концы фазных обмоток НН в соответствии с заданной схемой и векторной диаграммой. Пример для схемы D/Y-9 изображён на рис. 6.10.

В трехфазных трансформаторах на векторной диаграмме тре­угольник линейных ЭДС обмотки НН abc может занимать относи­тельно треугольника AВС линейных ЭДС обмотки ВН двенадцать различных положений, соответствующих двенадцати группам со­единений. Каждой группе соединения соответствуют определенные значения напряжений U_bB, U_bC, U_cB, которые могут быть получены при условии совмещения точек А и а обмо­ток ВН и НН на диаграмме и на схеме соединений при эксперимен­тальнойпроверке групп соединений. Пользуясь векторными диаграм­мами, можно рассчитать значения указанных напряжений. Соответствующие формулы приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Расчетные формулы для экспериментальной проверки групп соединений обмоток трансформаторов

Группа соеди- нения	Угловое смеще- ние ЭДС	Возможные схемы со- единения обмоток	UвВ	UвС	UсВ
0	0	Y/Y, /
1	30	Y/, /Y
2	60	Y/Y, /
3	90	Y/, /Y
4	120	Y/Y, /
5	150	Y/, /Y
6	180	Y/Y, /
7	210	Y/, /Y
8	240	Y/Y, /
9	270	Y/, /Y
10	300	Y/Y, /
11	330	Y/, /Y

Здесь К_Л = U_ЛВН/U_ЛНН - коэффициент трансформации линейных напря­жений, связанный с коэффициентом трансформации фазных напряже­ний К в зависимости от схем соединения обмоток:

К_Л = К - для Y/Y и D/D; К_Л =К - для Y/D; К_Л = К /- дляD/Y.