Transformátor trojfázový

Transformátor trojfázový  distribuční transformátory přenášejí elektricky výkon ve všech 3 fázích  v praxi lze použít: a) 3 jednofázové transformátory  větší spotřeba materiálu  v záloze stačí jeden transformátor menšího výkonu

b) 1 trojfázový transformátor  menší spotřeba materiálu  v záloze musí být jeden velký transformátor stejného výkonu  vznikne spojením tří jednofázových transformátorů

 vinutí označujeme primární a sekundární, nebo vstupní a výstupní, nebo strana vyššího a nižšího napětí.

Magnetický obvod  vývoj trojfázového jádra  trojici železných jader si můžeme představit v hvězdicovém uspořádání  při symetrickém zatížení fází je součet magnetických toků ve středovém sloupku jádra roven nule → sloupek můžeme vynechat  po narovnání zbylých sloupků do jedné roviny, dostáváme nejběžnější 3fázové jádro  cesta magnetického toku (délka indukčních čar) je pro prostřední vinutí nejkratší, přesto je tok prostředního vinutí trochu menší než v krajních vinutí

 schéma vrstvení plechů jádry trojfázového transformátoru pro dosažení nízké hodnoty proudu naprázdno a tím zábránění vzniku vzduchové mezery, je jádro vrstvené z plechů tak, aby se střídavě překrývaly

Vinutí  napětí nakrátko by mělo být u 3fázových transformátorů (velkého výkonu) co nejmenší  vinutí na jednotlivých sloupcích jsou ve dvou válcových vrstvách  cívky primárního a sekundárního vinutí mohou být navinuty dvojím způsobem: - souhlasně → obr. a, c - nesouhlasně → obr. b

 při souhlasném vinutí cívek mají indukovaná napětí stejný směr  při nesouhlasném vinutí mají indukovaná napětí opačný směr  značení vinutí trojfázových transformátorů

Cívky mohou být rovněž různým způsobem spojeny: a) Vinutí spojená do hvězdy – značí se Y  cívky všech tří fází jsou spojeny paralelně

 vyvedením středního vodiče ze společného uzlu získáváme soustavu dvou napětí:  sdružené → mezi fázemi  fázové → mezi fázovým a středním vodičem

b) Vinutí spojená do trojúhelníku – značí se D  cívky všech tří fází jsou spojeny do série => získáváme pouze sdružené napětí

c) Vinutí spojená do lomené hvězdy – značí se Z  cívky každé fáze jsou rozděleny na polovinu a jedna polovina je posunuta na následující sloupek magnetického obvodu  používá se pouze na výstupní straně transformátoru pro vyrovnání nerovnoměrného zatížení jednotlivých fází

 u skutečných transformátorů může být primární i sekundární vinutí zapojeno různě  velká písmena (D,Y) znamenají stranu vyššího napětí  malá písmena (d,y,z) znamenají stranu nižšího napětí  v praxi se používají tato zapojení Yy, Dy, Yz, Yd  Dd se používá zřídka  nové značení zapojení cívek na svorkovnici

cívky vyššího napětí značíme 1U, 1V, 1W , cívky nižšího napětí značíme 2U, 2V, 2W

Hodinový úhel  označení zapojení vinutí transformátorů bývá doplněno číslem (např. Yy0, Dy1 apod.)  číslice, uvedená za označením zapojení primárního a sekundárního vinutí, udává fázový posun mezi fázorem primárního napětí a odpovídajícím fázorem sekundárního napětí o

 tento fázový posun se udává v hodinách, přičemž úhel 30 odpovídá jedné hodině a měří se ve směru pohybu hodinových ručiček

 pro správné určení hodinového úhlu musíme při kreslení schématu dodržovat tyto pravidla: 1. obě vinutí kreslíme tak, jako by byla v rovině víka 2. poloha svorek odpovídá jejich skutečnému umístění na víku transformátoru 3. předpokládáme, že na jádře jsou obě vinutí vinuta stejným směrem (kladné smysly napětí, které jsou v obou vinutích souhlasné směřují ke svorkám) 4. vpředu (dole) kreslíme vinutí na vyšší napětí, se svorkami označenými A, B, C, vzadu (nahoře) kreslíme vinutí na nižší napětí, se svorkami označenými a, b, c a) zapojení Yy0

b) zapojení Yd5

 svorkovnice

 nejdříve nakreslíme fázorový diagram pro vinutí do hvězdy  pro vinutí zapojené do trojúhelníku nakreslíme fázorový diagram u něhož fázory napětí tvoří trojúhelník, přičemž šipky představují začátky vinutí jednotlivých fází  postupujeme-li ve fázi u směrem ke svorce a, jdeme proti směru šipky a to znamená indukované napětí Uu má opačný smysl než napětí UU  se začátkem fáze u je spojen konec fáze v, indukované napětí Uv ve fázi v má opačný smysl než napětí UV  podobně je tomu s fází w  nakreslíme oba fázorové diagramy tak, aby se střed hvězdy fázorů UU, UV, UW ztotožnil s těžištěm trojúhelníku fázorů Uu, Uv, Uw dostaneme úhel mezi paprsky paprsky naznačenými

čárkovaně, tj. 150º => hodinový úhel mezi paprsky mezi paprsky naznačenými čárkovaně je 5 h

 fázorový diagram strany vyššího napětí zapojené do hvězdy

 fázorový diagram strany nižšího napětí zapojené do trojúhelníku

 celkový fázorový digram – hvězda je umístěna do těžiště trojúhelníku, hodinový úhel je mezi příslušným fázorem a spojnicí těžiště s vrcholem trojúhelníku

c) zapojení Yy6

 obě vinutí jsou navinuta souhlasně → šipky směřují ke svorkám  pro stranu vyššího napětí nakreslíme fázorový diagram tří napětí UU, UV, UW  postupujeme-li na straně nižšího napětí od uzlu ke svorce, např. pro fázi u, jdeme proti šipce a fázor indukovaného napětí ve fázi u nakreslíme proti fázoru napětí U  úhel mezi fázory napětí UU a Uu je 180º => 6 hod

 fázový posun mezi vyšším napětí trojfázového transformátoru

Používaná zapojení

 z velkého množství možných zapojení s různým hodinovým úhlem se obvykle používají pouze tato: Yy0 Yz1 Yd1 Dy1

Štítek trojfázového transformátoru

Závěr  schéma zapojení transformátoru se označuje dvěma písmeny a hodinovým úhlem  strana vyššího napětí se označuje velkým písmenem  strana nižšího napětí malým písmenem  jednotlivá písmena označují schéma zapojení vinutí:  Y, y do hvězdy  D, d do trojúhelníku  písmeno z do lomené hvězdy (strana nízkého napětí při nesymetrickém zatížení)  označení zapojení transformátoru bývá doplněno znaky:  N => vyveden střední vodič primárního vinutí  n => vyveden střední vodič sekundárního vinutí  v praxi mohou být použita ještě další schémata zapojení speciálních třífázových transformátorů

 jednotlivá vinutí mohou být zapojena do hvězdy → označení Y nebo do trojúhelníku → označení D  vinutí na primární straně se označují kapitálkami, na sekundární minuskami  fázová rovina se podobně jako ciferník hodin rozděluje na 12 dílů  první fáze primárního vinutí je potom velká ručička a první fáze u sekundárního vinutí malá ručička  z této vzájemné polohy se odvozuje číslo  z toho vyplývá označení vinutí distribučních transformátorů:

Třífázový transformátor Yy0 a) konstrukce vinuti,

b) obvodové schéma

c) fázorový diagram napětí

Třífázový transformátor Yy6 a) konstrukce vinuti,

b) obvodové schéma

c) fázorový diagram napětí

Třífázový transformátor Dd0 a) konstrukce vinuti,

b) obvodové schéma

c) fázorový diagram napětí

Třífázový transformátor Yz1 a) konstrukce vinuti,

b) obvodové schéma

c) fázorový diagram napětí

Paralelní chod transformátorů  v praxi se musí často v jedné rozvodně zapojovat transformátory do paralelního chodu  z provozního hlediska je výhodnější používat několik transformátorů s menším výkonem než jeden transformátor s velkým výkonem: a) při větším počtu transformátoru se zvyšuje spolehlivost dodávky elektrické energie - při poruše jednoho transformátoru musí být v záloze další velký transformátor b) v době menšího zatížení se muže jeden transformátor odpojit, tím se zmenší ztráty naprázdno

 pro správný paralelní chod musí být splněny 4 podmínky: 1. stejný převod a stejná jmenovitá napětí  i zanedbatelné rozdíly napětí Us způsobí velké vyrovnávací proudy mezi transformátory. 2. stejná napětí nakrátko UK (tolerance menší 10%)  při rozdílných uk transformátorů dojde k nerovnoměrnému rozložení přenášeného výkonu  větší trafo musí mít menší UK a menší trafo větší UK

3. stejný hodinový úhel  vnější a vnitřní zapojení vinutí transformátoru má vliv na posun fázoru napětí mezi primárním a sekundárním vinutím  při různých hodinových úhlech dojde mezi transfornátory k obrovským vyrovnávacím proudům → zkratu 4. stejný sled fází  jednotlivé propojené fáze transformátorů musí mít stejné okamžité hodnoty napětí  je zajištěno při napájení z jedné sítě  pokud není dodržen sled dojde mezi transfornátory k obrovským vyrovnávacím proudům → zkratu.  kontrola souladu fází voltmetrem  v případě, že transformátory pracující paraleně do společné zátěže a jsou napájeny z různých zdrojů musí mít fázory napětí stejný směr, stejnou velikost (efektivní i okamžitou) a stejný kmitočet

a) jednofázové transformátory

b) třífázové transformátory

 mezi svorkami, na které připojujeme na výstupní straně tentýž vodič, nesmí být napětí