Схемы соединений трансформаторов напряжения в открытый и разомкнутый треугольник
Схема соединения в открытый треугольник подразумевает, что оборудование подключено между сторонами двух фаз. При этом проводится электрический ток с внешней стороны, с вторичных обмоток числа пропорционально этому показателю. Реле и основная нагрузка пускаются между вторичной сетью, что позволяет получить нужный уровень сопротивления.
Данная схема позволяет подключить разу три источника. Обратить внимание следует на то, что подача организуется линейным способом, и нужно избегать прохождения тока от первого к третьему источнику и наоборот.
Разомкнутый же тип подключения применяются в выпрямительному оборудовании. При помощи соединения типа достигают тока тройной частоты, что при работе со звездой или открытым симметричным невозможно. Применяется вариант, когда три трансформатора с одной фазой подключаются к прибору, который увеличивает пропорционально три частоты работы.
При помощи рассматриваемой фигуры получают нулевую последовательность, то есть в нормальном функционале UP будет равно нулю.
Нейтраль первичной обмотки в обязательном порядке заземляется, а для вторичной выбирают параметры не менее чем в 100 Вольт, если заземление. Для изолированной коэффициент берется 100 к 3 В. Коэффициент троиться, следовательно, вторичные обмотки суммируют коэффициент трансформации также в три раза. Следовательно, для описанного выше примера он состоит 6 тысяч к ста к трем. Пик получается от трансформаторных обмоток внешней поверхности, так как подача ведется через вторичку. Обязательно заземление.
Обратно же возникает риск не для прибора, а для обслуживавшего его персонала. На производстве строго запрещено устанавливать защитную или коммутационную технику между приборами такого типа.
Б) Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Следовательно, на зажимах разомкнутого треугольника получается напряжение, пропорциональное напряжению нулевой по следовательности.
В нормальных условиях напряжения фаз симметричны и равны в сумме нулю. Поэтому в нормальном режиме Uр = 0.
При к. з. без земли сумма фазных напряжений всегда равна нулю, ибо в этом случае векторы напряжений не содержат составляющей нулевой последовательности. Поэтому напряжение Uрив этом случае также равно нулю. И только при замыканиях на землю геометрическая сумма напряжений фаз относительно земли не равна нулю за счет появления в них составляющей U 0 .
В результате этого на зажимах разомкнутого треугольника появляется остаточное напряжение, равное U р
=
3 U 0 /пн.
Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.
Таким образом, рассмотренная схема является фильтром, пропускающим только напряжение нулевой последовательности. Рассмотренная схема соединения очень удобна и получила широкое распространение на практике.
Необходимым условием работы рассмотренной схемы в качестве фильтра U 0 является заземление нейтрали первичной обмотки ТН.
При отсутствии заземления к первичным обмоткам ТН
будут подводиться вместо фазных напряжений относительно земли фазные напряжения относительно изолированной нейтрали (см. § 6-3, а). Эти напряжения не содержат
U 0 ,
и их сумма всегда равна нулю. Поэтому при замыканиях на землю напряжение на выходе схемы будет отсутствовать.
Применяя однофазные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну вторичную обмотку по схеме звезды, а вторую — разомкнутым треугольником (рис. 6-11) и получить, таким образом, от одного трансформатора напряжения три вида напряжении: фазные, междуфазные и нулевой последовательности.
Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В и для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.
г) Схема соединения обмоток трехфазных трансформаторов напряжения в фильтр на пряжения нулевой последовательности
Для получения напряжения нулевой последовательности от трехфазного пятистержневого трансформатора (рис. 6-8) на каждом из его основных стержней 1, 2 и 3
выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая, как и в предыдущем случае, по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется, так же как и в предыдущем случае, только при к. з. на землю, когда возникают магнитные потоки нулевой последовательности, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода.
Схемы с пятистержневым трансформатором, показанные на рис. 6-8, позволяют получать одновременно с напряжением нулевой последовательности фазные и междуфазные напряжения.
Различие между соединениями
Основное отличие разомкнутого треугольника от открытого состоит в том, что при помощи него возможно получить напряжение нулевой последовательности. В случае же открытого подсоединения значения зажимов вторичек всегда пропорциональны междуфазному.
Но в любом случае для защиты трансформаторов с такой схемой используются автоматы и предохранители. Если происходит обрыв фазы, то происходит короткое замыкание.
Блокировка при помощи автоматов позволит избежать скачка, которое приводит к неисправностям обмотки. Контроль проводится с возможностью измерения.
В каких случаях применяют
Схематичное построение разомкнутого варианта для трансформатора применяется довольно часто на производстве. Дело в том, что благодаря ней можно использовать синхронизацию на силовых тс. Используется для соединения трансформаторов с одной фазой, если нет возможности установить трехфазный. Уберегает механизмы, в том числе и электрические двигатели от подачи на два, если нет напряжения в одной из фаз. Единственно допустимой схемой сборки является в случае, если ротор установлен в расточку статора.
Разомкнутый треугольник. Открытый треугольник
Дата публикации: 17 июля 2013 . Категория: Статьи.
Следует отличать соединение в разомкнутый треугольник (рисунок 1, а) от соединения в открытый треугольник (рисунок 1, б), называемого иногда V-образным. Рассмотрим на нескольких типичных примерах области их применения.
Рисунок 1. Различие между соединениями в разомкнутый (а) и открытый (б) треугольники. Примеры применения соединений в разомкнутый треугольник: утроитель частоты (в) и фильтр напряжения нулевой последовательности (г).
Разомкнутый треугольник
Разомкнутый треугольник используется, например, в выпрямительных установках для получения тока тройной частоты, подмагничивающего уравнительный реактор (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг», рисунок 3, а) С этой целью применяют утроитель частоты, который состоит из трех однофазных трансформаторов с сильно насыщенными магнитопроводами. Первичные обмотки утроителя частоты соединены в звезду с изолированной нейтралью, вторичные – в разомкнутый треугольник (рисунок 1, в). Сильное насыщение магнитопроводов, их малое магнитное сопротивление, непроходимость нейтрали первичной обмотки для токов третьей гармоники – все это обеспечивает возникновение во вторичных обмотках электродвижущей силы (э. д. с.) тройной частоты, совпадающих во времени у всех фаз (смотрите статью «Понятие о магнитном равновесии трансформатора»). Поэтому через УР, замыкающий контур вторичных обмоток утроителя частоты, проходит ток тройной частоты, что и требуется в данном случае (смотрите статью «Шестифазная звезда и двойной зигзаг»).
Схема — разомкнутый треугольник
Для контроля сопротивления изоляции и питания защиты, срабатывающей при КЗ на землю, имеются дополнительные обмотки, которые включаются по схеме разомкнутого треугольника адхд . При симметричном режиме сумма ЭДС, наводимых в этих обмотках, равна нулю. Если один из проводов заземляется, то равновесие ЭДС нарушается и на выводах разомкнутого треугольника возникает напряжение, которое подается на звуковой сигнализатор. [16]
Для подачи на реле направления мощности напряжения, равного сумме Оь — — Ос, обычно используется дополнительный вывод И, предусмотренный в схеме разомкнутого треугольника . С целью удобства проверки защиты с помощью дополнительной ( испытательной) жилы при монтаже вывод И присоединяется к зажимному ряду данной панели. [17]
В то же время отказ от точного замера при двойных замыканиях на землю упрощает схему защиты и позволяет ограничиться установкой двух трансформаторов тока на линию и двух однофазных трансформаторов напряжения, включенных по схеме разомкнутого треугольника . [19]
Номинальный ток неселективного автоматического выключателя, устанавливаемого в цепи удаленных нагрузок, рекомендуется принимать 2 5 А. Номинальный ток автоматического выключателя, устанавливаемого в проводах и, ф дополнительных обмоток ТН, соединенных по схеме разомкнутого треугольника ( см. рис. 4.4), также принимается равным 2 5 А. [20]
Этот комплект защиты может быть подключен с помощью шагового искателя 9 к трансформаторам тока нулевой последовательности каждой линии. Запуск шагового искателя осуществляется с помощью реле напряжения 10, подключенного к вспомогательной обмотке трансформатора напряжения 11, соединенной по схеме разомкнутого треугольника . [22]
В особых условиях оказываются заземляемые однофазные трансформаторы напряжения, которые применяются в сетях с изолированной и компенсированной ( соединенной с землей через дугогасящий реактор) нейтралью. В связи с характерными для таких сетей однофазными замыканиями на землю они имеют, как указывалось, вспомогательные обмотки, соединяемые по схеме разомкнутого треугольника . [23]
Защита электродвигателей станков от коротких замыканий выполнена с помощью плавких предохранителей. Для защиты электродвигателей от работы на двух фаеах в случае исчезновения напряжения в одной из фаз предусмотрена установка двух промежуточных реле, включенных после каждой группы предохранителей по схеме разомкнутого треугольника . [24]
В первом случае средняя точка линейных обмоток силового трансформатора / заземлена через линейную обмотку трансформатора связи 2, а модем телемеханики 3 включен во вторичную-обмотку трансформатора связи. При использовании в качестве элемента присоединения трехфазного измерительного трансформатора напряжения, например НТМИ-10 ( рис. 4.11 6), модем телемеханики 3 подключают к вторичным обмоткам 9, соединенным в схему разомкнутого треугольника . В схеме на рис. 4.11 а сигнал с выхода модема 3 через линейную обмотку трансформатора связи 2 поступает на фазные провода ВЛ через среднюю точку линейных обмоток 6 силового трансформатора /, соединенных по схеме звезда. В схеме на рис. 4.11 6 сигнал с выхода модема поступает на вторичные обмотки 9 измерительного трансформатора 4 и трансформируется через линейные обмотки 8 на каждый фазный провод ВЛ. [26]
Напряжение 3U0 в условиях нормального режима создается искусственно — путем исключения одной из фаз трансформатора напряжения. Однако это не всегда возможно по местным условиям. Поэтому часто ограничиваются исключением из схемы разомкнутого треугольника одной из дополнительных вторичных обмоток непосредственно на зажимах НН трансформатора напряжения. [27]
На рис. XI.3 показана схема включения однофазных трехобмо-точных ТН. Нуль обмоток ВН в этих схемах заземляется, и от трансформаторов, соединенных в звезду, могут быть получены как междуфазные, так и фазные напряжения. Дополнительные обмотки трансформаторов соединяют по схеме разомкнутого треугольника . [28]
Открытый треугольник
Открытый треугольник в силовых электроустановках редко используется, но в цепях измерения, учета и сложных релейных защит находит самое широкое применение.
На рисунке 2, а в открытый треугольник соединены два однофазных силовых трансформатора. Это равносильно тому, что из трехфазной группы один трансформатор попросту отсоединен, но все внешние выводы как с первичной, так и со вторичной стороны оставлены. Особенности такого соединения состоят в следующем: 1. В фазах ab и ac проходят линейные токи, сдвинутые по фазе при активной нагрузке относительно соответствующих фазных напряжений на 30°. Значит, каждый трансформатор при активной нагрузке работает с cos φ = 0,866 (а не cos φ = 1). Поэтому отдаваемая мощность двух трансформаторов, соединенных в открытый треугольник, составляет не 2/3, а только 58% (2/3 от 86,6%) мощности, которая была бы при закрытом треугольнике.
Рисунок 2. Примеры соединений в открытый треугольник.
2. Различные сопротивления для линейных токов нарушают симметрию под нагрузкой.
Другой пример, (рисунок 2, б) показывает соединение в открытый треугольник обмоток напряжения 2 трехфазного счетчика для трехпроводных сетей трехфазного тока (схема Арона). Токовые обмотки 1 включены в фазы a и c. К обмоткам напряжения подведены напряжения между фазами ab и bc. Буквы Г и Н соответственно обозначают «генератор» и «нагрузка». Звездочками отмечены начала обмоток (смотрите статью «Примеры соединений измерительных трансформаторов»).
Третий пример (рисунок 2, в) показывает соединение в открытый треугольник двух однофазных трансформаторов напряжения. Такое включение применяется в электроустановках высокого напряжения, если достаточно контролировать линейные напряжения UAB, UBC, UCA 2 . Вторичные обмотки трансформаторов напряжения заземлены для обеспечения безопасности.
1 Прямая, обратная и нулевая последовательности – термины метода симметричных составляющих, с помощью которого рассчитываются схемы с несимметричной нагрузкой. 2 UAB = k × Uab, UBC = k × Ubc, UCA = k × Uca, где k – коэффициент трансформации трансформатора напряжения, в нашем примере 10000 : 100 = 100. Вольтметры градуируют в киловольтах.
Источник: Каминский Е. А., «Звезда, треугольник, зигзаг» – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.
Источник
Работа трансформатора в схеме открытого треугольника
Трансформатор, включенный в схему , обеспечивает практическую симметричность линейных токов и напряжений даже в том случае, когда первичная и вторичная обмотки одной фазы будут из схемы удалены. Сравним условия работы трансформатора с закрытым и открытым треугольниками, для упрощения анализа добавив к допущениям, приведенным в 6.1, еще два: нагрузка симметричная и по характеру активная, падением напряжений пренебрегаем. Схема работы трансформатора со схемой приведена на рис. 6.13, а
. На диаграмме рис. 6.13,
b
построенной для закрытого треугольника, векторы , и представляют собой симметричную систему первичных линейных напряжений и являются также первичными фазными напряжениями , и . При активной нагрузке фазные токи , и совпадают с соответствующими им фазными напряжениями, а линейные токи представляют собой геометрическую разность двух фазных токов:
, (6.40)
, (6.41)
, (6.42)
Аналогичные соотношения напряжений и токов можем составить для вторичной цепи.
Посмотрим, как изменится работа трансформатора, если открыть первичный и вторичный треугольники, удалив из схемы фазу (рис. 6.14, а
). Поскольку по условию первичные линейные напряжения , и и соответственно фазные напряжения , и не изменяются, то по условию равновесия ЭДС, не могут измениться ни первичные ЭДС фаз и , ни магнитные потоки, необходимые для создания этих ЭДС.
При отсутствии падений напряжений , и , то есть вторичные напряжения и тоже не изменяются ни по величине, ни по фазе. Так как , то напряжение остается неизменным (рис. 6.14, b
).
Таким образом, если ко вторичной цепи подключена какая-нибудь нагрузка ( ), то при открытом треугольнике и отсутствии падений напряжения, на ней остается то же напряжение, как и в закрытом треугольнике. Поэтому линейные вторичные и соответственно первичные токи остаются без изменения, но фазные токи изменяются как по величине, так и по фазе. Действительно, из (6.41) при ток остается неизменным. Следовательно. Фазный ток возрастает до линейного, увеличившись в и изменив свою фазу на +300 (рис.6.14, b
). Аналогично этому при токе ток в линии также измениться не может. Значит, изменится в раз величина фазного тока и на – 300 его фаза (рис.6.14,
b
).
Для предупреждения перегрева обмоток общая нагрузка трансформатора, переведенного на работу по схеме открытого треугольника, должна быть снижена в раз и не превышать 58 % от номинальной.
За счет неизбежных падений напряжения на сопротивлениях обмотки симметрия вторичных напряжений в схеме открытого треугольника несколько нарушится (в пределах напряжения короткого замыкания).
Работу трансформатора при открытом треугольнике используют в линиях передачи при слабых нагрузках или когда при выходе из строя одного из трех трансформаторов группы все же нужна непрерывная работа при уменьшенной нагрузке. Кроме того, по схеме открытого треугольника включаются измерительные трансформаторы.
