Prinsip operasi dan perangkat transformator tiga fase

Arus tiga fasa dapat diubah oleh tiga transformator satu fasa yang sepenuhnya terpisah. Dalam hal ini, belitan ketiga fase tidak terhubung secara magnetis satu sama lain: setiap fase memiliki sirkuit magnetiknya sendiri. Tetapi arus tiga fase yang sama dapat diubah dengan satu transformator tiga fase, di mana belitan dari ketiga fase tersebut terhubung secara magnetis satu sama lain, karena mereka memiliki sirkuit magnetik yang sama.

Untuk memperjelas prinsip operasi dan perangkat transformator tiga fase, bayangkan tiga transformator satu fasa, dipasang satu sama lain sehingga ketiga batangnya membentuk satu batang pusat yang sama (Gbr. 1). Pada masing-masing dari tiga batang lainnya, belitan primer dan sekunder ditumpangkan (pada Gambar 1, belitan sekunder tidak diperlihatkan).

Asumsikan bahwa belitan primer pada semua kaki transformator persis sama dan melilit ke arah yang sama (pada Gambar 1, belitan primer digulung searah jarum jam jika dilihat dari atas).Kami menghubungkan semua ujung atas kumparan ke netral O dan membawa ujung bawah kumparan ke tiga terminal jaringan tiga fase.

Gambar 1.

Arus dalam belitan transformator akan menciptakan fluks magnet yang berubah-ubah terhadap waktu, yang masing-masing akan menutup di sirkuit magnetnya sendiri. Pada batang komposit pusat, fluks magnet akan berjumlah total nol karena fluks ini diciptakan oleh arus tiga fase simetris, relatif terhadap yang kita ketahui bahwa jumlah nilai sesaatnya adalah nol setiap saat.

Misalnya, jika arus dalam koil AX I adalah yang terbesar dan terjadi pada yang ditunjukkan pada gambar. 1 arah, maka fluks magnet akan sama dengan nilai terbesarnya Ф dan diarahkan ke batang komposit pusat dari atas ke bawah. Dalam dua kumparan lainnya BY dan CZ, arus I2 dan Az3 pada saat yang sama sama dengan setengah dari arus tertinggi dan memiliki arah yang berlawanan sehubungan dengan arus dalam kumparan AX (ini adalah milik tiga- arus fasa). Untuk alasan ini, pada batang kumparan BY dan CZ, fluks magnet akan sama dengan setengah fluks maksimum, dan pada batang komposit pusat fluks magnet akan memiliki arah yang berlawanan dengan fluks kumparan AX. Jumlah aliran pada saat yang bersangkutan adalah nol. Hal yang sama berlaku untuk momen lainnya.

Tidak ada aliran di bar tengah bukan berarti tidak ada aliran di bar lainnya. Jika kita menghancurkan batang pusat dan menghubungkan kuk atas dan bawah pada kuk yang sama (lihat Gambar 2), maka fluks kumparan AX akan menemukan jalannya melalui inti kumparan BY dan CZ, dan gaya gerak magnet dari ini kumparan akan bertambah dengan gaya gerak magnet kumparan AX. Dalam hal ini, kita akan mendapatkan trafo tiga fasa dengan sirkuit magnetik umum untuk ketiga fasa tersebut.

Gambar 2.

Karena arus dalam kumparan mengalami pergeseran fasa sebesar 1/3 periode, fluks magnet yang dihasilkan olehnya juga mengalami pergeseran waktu sebesar 1/3 periode, yaitu nilai terbesar fluks magnet pada batang dan kumparan mengikuti satu sama lain setelah 1/3 periode...

Konsekuensi dari pergeseran fasa fluks magnet dalam inti sebesar 1/3 periode adalah pergeseran fasa yang sama dan gaya gerak listrik yang diinduksi pada belitan primer dan sekunder yang dikenakan pada batang. Gaya gerak listrik belitan primer hampir menyeimbangkan tegangan tiga fasa yang diterapkan Gaya gerak listrik belitan sekunder, dengan hubungan yang benar dari ujung kumparan, menghasilkan tegangan sekunder tiga fasa yang diumpankan ke sirkuit sekunder.

Sedangkan untuk konstruksi sirkuit magnetik, transformator tiga fase, seperti transformator satu fase, dibagi menjadi ara batang. 2. dan lapis baja.

Transformator batang tiga fasa diklasifikasikan menjadi:

a) transformator dengan sirkuit magnetik simetris dan

b) transformator dengan sirkuit magnetik asimetris.

Dalam gambar. 3 secara skematis menunjukkan transformator geser dengan sirkuit magnetik simetris, dan pada gambar. 4 menunjukkan trafo batang dengan sirkuit magnet yang tidak seimbang. Seperti yang terlihat pada tiga batang besi 1, 2 dan 3, dijepit di atas dan di bawah oleh pelat kuk besi. Ada gulungan primer I dan sekunder II dari satu fase transformator pada setiap kaki.

Gambar 3.

Pada trafo pertama, batang terletak di simpul sudut segitiga sama sisi; transformator kedua memiliki palang di bidang yang sama.

Susunan batang pada simpul sudut segitiga sama sisi memberikan hambatan magnet yang sama untuk fluks magnet dari ketiga fase, karena jalur fluks ini sama. Faktanya, fluks magnet dari tiga fasa lewat secara terpisah melalui satu batang vertikal sepenuhnya dan melalui dua batang lainnya di tengah jalan.

Dalam gambar. 3 garis putus-putus menunjukkan cara menutup fluks magnet batang fasa 2. Sangat mudah untuk melihat bahwa untuk fluks fasa batang 1 dan 3, cara menutup fluks magnetnya persis sama. Ini berarti transformator yang dimaksud memiliki resistansi magnet yang sama untuk fluks.

Susunan batang dalam satu bidang mengarah pada fakta bahwa resistansi magnetik untuk fluks fase tengah (pada Gambar 4 untuk fase batang 2) lebih kecil daripada fluks fase akhir (pada Gambar. 4 - untuk fase batang 1 dan 3).

Gambar 4.

Faktanya, fluks magnet fase akhir bergerak di sepanjang jalur yang sedikit lebih panjang daripada fluks fase tengah. Selain itu, aliran fase terminal yang meninggalkan batangnya melewati seluruhnya di satu setengah kuk dan hanya di separuh lainnya (setelah bercabang di batang tengah) separuhnya lewat. Aliran fase tengah di outlet batang vertikal segera terbagi menjadi dua bagian, dan oleh karena itu hanya setengah dari aliran fase tengah yang masuk ke dua bagian kuk.

Dengan demikian, fluks fase akhir menjenuhkan kuk ke tingkat yang lebih besar daripada fluks fase tengah, dan oleh karena itu hambatan magnet untuk fluks fase akhir lebih besar daripada fluks fase tengah.

Konsekuensi dari ketidaksetaraan resistansi magnetik untuk fluks fase berbeda dari transformator tiga fase adalah ketidaksetaraan arus tanpa beban dalam fase individu pada tegangan fase yang sama.

Namun, dengan saturasi besi kuk yang rendah dan rakitan besi batang yang baik, ketimpangan arus ini dapat diabaikan. Karena konstruksi transformator dengan rangkaian magnet asimetris jauh lebih sederhana daripada pembuatan transformator dengan rangkaian magnet simetris, transformator pertama ternyata banyak digunakan.Transformator rangkaian magnetik simetris jarang terjadi.

Mempertimbangkan ara. 3 dan 4 dan dengan asumsi bahwa arus mengalir melalui ketiga fase, mudah untuk melihat bahwa semua fase digabungkan secara magnetis satu sama lain. Ini berarti bahwa gaya gerak magnet dari masing-masing fase saling mempengaruhi, yang tidak kita miliki ketika arus tiga fase ditransformasikan oleh tiga transformator satu fase.

Kelompok kedua dari transformator tiga fase adalah transformator lapis baja. Trafo lapis baja dapat dianggap seolah-olah terdiri dari tiga trafo lapis baja fase tunggal yang dipasang satu sama lain dengan kuk.

Dalam gambar. 5 secara skematis menggambarkan trafo tiga fase lapis baja dengan inti dalam yang terletak secara vertikal Dari gambar tersebut mudah untuk melihat bahwa melalui bidang AB dan CD dapat dibagi menjadi tiga trafo lapis baja satu fase, yang fluks magnetnya dapat ditutup masing-masing dalam sirkuit magnetiknya sendiri. Jalur fluks magnet pada gambar. 5 ditunjukkan dengan garis putus-putus.

Gambar 5.

Seperti dapat dilihat dari gambar, di tengah batang vertikal a, di mana gulungan primer I dan sekunder II dari fase yang sama ditumpangkan, fluks penuh lewat, sedangkan di kuk b-b dan dinding samping setengah dari fluks lewat . Pada induksi yang sama, penampang kuk dan dinding samping harus setengah penampang batang tengah a.

Adapun fluks magnet di bagian tengah c — c, nilainya, seperti yang akan kita lihat di bawah, bergantung pada metode inklusi fase tengah.

Keuntungan utama trafo jangkar dibandingkan trafo batang adalah jalur penutupan pendek dari fluks magnet dan oleh karena itu arus tanpa beban rendah.

Kerugian dari trafo lapis baja termasuk, pertama, rendahnya ketersediaan belitan untuk diperbaiki, karena dikelilingi oleh besi, dan kedua, kondisi terburuk untuk mendinginkan belitan - untuk alasan yang sama.

Pada transformator tipe batang, belitan hampir sepenuhnya terbuka dan karenanya lebih mudah diakses untuk pemeriksaan dan perbaikan, serta untuk media pendingin.

Trafo berisi oli tiga fase dengan tangki tubular: 1 — katrol, 2 — katup pembuangan oli, 3 — silinder isolasi, 4 — belitan tegangan tinggi, 5 — belitan tegangan rendah, 6 — inti, 7 — termometer, 8 — terminal untuk tegangan rendah, 9 — terminal tegangan tinggi, 10 — wadah oli, 11 — relai gas, 12 — indikator level oli, 13 — radiator.

Rincian lebih lanjut tentang perangkat transformator tiga fase: Transformator daya — perangkat dan prinsip operasi