Prinsip operasi dan peranti pengubah tiga fasa

Arus tiga fasa boleh diubah oleh tiga transformer fasa tunggal yang berasingan sepenuhnya. Dalam kes ini, belitan ketiga-tiga fasa tidak disambungkan secara magnetik antara satu sama lain: setiap fasa mempunyai litar magnetnya sendiri. Tetapi arus tiga fasa yang sama boleh diubah dengan satu pengubah tiga fasa, di mana belitan ketiga-tiga fasa disambungkan secara magnetik antara satu sama lain, kerana ia mempunyai litar magnet biasa.

Untuk menjelaskan prinsip operasi dan peranti pengubah tiga fasa, bayangkan tiga pengubah fasa tunggal, dilekatkan antara satu sama lain supaya tiga batang mereka membentuk satu batang pusat yang sama (Rajah 1). Pada setiap tiga bar yang lain, belitan primer dan sekunder ditumpangkan (dalam Rajah 1, belitan sekunder tidak ditunjukkan).

Andaikan bahawa belitan utama pada semua kaki pengubah adalah betul-betul sama dan dililit dalam arah yang sama (dalam Rajah 1, belitan primer dililit mengikut arah jam apabila dilihat dari atas).Kami menyambungkan semua hujung atas gegelung ke neutral O dan membawa hujung bawah gegelung ke tiga terminal rangkaian tiga fasa.

Gambar 1.

Arus dalam belitan pengubah akan mencipta fluks magnet yang berubah-ubah masa, setiap satunya akan ditutup dalam litar magnetnya sendiri. Dalam rod komposit pusat, fluks magnet akan menambah sehingga sifar secara keseluruhan kerana fluks ini dicipta oleh arus tiga fasa simetri, berbanding dengan yang kita tahu bahawa jumlah nilai serta-merta mereka adalah sifar pada setiap masa.

Sebagai contoh, jika arus dalam gegelung AX I, adalah yang terbesar dan berlaku dalam yang ditunjukkan dalam rajah. 1 arah, maka fluks magnet akan sama dengan nilai terbesarnya Ф dan diarahkan ke batang komposit pusat dari atas ke bawah. Dalam dua gegelung lain BY dan CZ, arus I2 dan Az3 pada masa yang sama adalah sama dengan separuh daripada arus tertinggi dan mempunyai arah yang bertentangan dengan arus dalam gegelung AX (ini adalah sifat tiga- arus fasa). Atas sebab ini, dalam rod gegelung BY dan CZ, fluks magnet akan sama dengan separuh fluks maksimum, dan dalam rod komposit pusat mereka akan mempunyai arah yang bertentangan berkenaan dengan fluks gegelung AX. Jumlah aliran pada masa yang dimaksudkan ialah sifar. Perkara yang sama berlaku untuk momen lain.

Tiada aliran dalam bar tengah tidak bermakna tiada aliran dalam bar lain. Jika kita memusnahkan rod pusat dan menyambungkan kuk atas dan bawah dalam kuk biasa (lihat Rajah 2), maka fluks gegelung AX akan mencari jalan melalui teras gegelung BY dan CZ, dan daya magnetomotif ini gegelung akan menambah bersama-sama dengan daya magnetomotif gegelung AX. Dalam kes ini, kita akan mendapat pengubah tiga fasa dengan litar magnet biasa untuk ketiga-tiga fasa.

Rajah 2.

Oleh kerana arus dalam gegelung dialihkan fasa sebanyak 1/3 daripada tempoh, fluks magnet yang dihasilkan olehnya juga dialihkan masa sebanyak 1/3 daripada tempoh, i.e. nilai terbesar fluks magnet dalam rod dan gegelung mengikuti satu sama lain selepas 1/3 tempoh...

Akibat anjakan fasa fluks magnet dalam teras sebanyak 1/3 daripada tempoh adalah anjakan fasa yang sama dan daya gerak elektrik yang teraruh dalam kedua-dua belitan primer dan sekunder yang dikenakan pada bar. Daya gerak elektrik bagi belitan primer hampir mengimbangi voltan tiga fasa yang digunakan. Daya gerak elektrik bagi belitan sekunder, dengan sambungan yang betul pada hujung gegelung, memberikan voltan sekunder tiga fasa yang disuap ke dalam litar sekunder.

Bagi pembinaan litar magnetik, pengubah tiga fasa, seperti fasa tunggal, dibahagikan kepada batang ara. 2. dan berperisai.

Transformer rod tiga fasa dikelaskan kepada:

a) transformer dengan litar magnet simetri dan

b) transformer dengan litar magnet tidak simetri.

Dalam rajah. 3 secara skematik menunjukkan pengubah slaid dengan litar magnet simetri, dan dalam rajah. 4 menunjukkan pengubah rod dengan litar magnet tidak seimbang. Seperti yang dilihat oleh tiga batang besi 1, 2 dan 3, diapit di atas dan di bawah oleh plat kuk besi. Terdapat gegelung primer I dan sekunder II bagi satu fasa pengubah pada setiap kaki.

Rajah 3.

Dalam pengubah pertama, rod terletak pada bucu sudut segi tiga sama sisi; pengubah kedua mempunyai bar dalam satah yang sama.

Susunan rod pada bucu sudut segitiga sama sisi memberikan rintangan magnet yang sama untuk fluks magnet ketiga-tiga fasa, kerana laluan fluks ini adalah sama. Malah, fluks magnet bagi tiga fasa melepasi secara berasingan melalui satu rod menegak sepenuhnya dan melalui dua batang lain separuh jalan.

Dalam rajah. 3 garis putus-putus menunjukkan cara-cara menutup fluks magnet fasa rod 2. Adalah mudah untuk melihat bahawa untuk fluks fasa rod 1 dan 3, cara menutup fluks magnetnya adalah sama. Ini bermakna bahawa pengubah yang sedang dipertimbangkan mempunyai rintangan magnet yang sama untuk fluks.

Susunan rod dalam satu satah membawa kepada fakta bahawa rintangan magnet untuk fluks fasa tengah (dalam Rajah 4 untuk fasa rod 2) adalah kurang daripada untuk fluks fasa akhir (dalam Rajah. 4 — untuk fasa rod 1 dan 3).

Rajah 4.

Sebenarnya, fluks magnet fasa akhir bergerak di sepanjang laluan yang lebih panjang sedikit daripada fluks fasa tengah. Lebih-lebih lagi, aliran fasa terminal yang meninggalkan rod mereka melepasi sepenuhnya pada separuh daripada kuk dan hanya pada separuh lagi (selepas bercabang di batang tengah) separuh daripadanya melepasi. Aliran fasa pertengahan pada alur keluar rod menegak serta-merta berpecah kepada dua bahagian, dan oleh itu hanya separuh daripada aliran fasa pertengahan yang masuk ke dalam dua bahagian kuk.

Oleh itu, fluks fasa akhir menepu kuk ke tahap yang lebih besar daripada fluks fasa tengah, dan oleh itu rintangan magnet untuk fluks fasa akhir adalah lebih besar daripada fluks fasa tengah.

Akibat daripada ketaksamaan rintangan magnet untuk fluks fasa yang berbeza pengubah tiga fasa ialah ketidaksamaan arus tanpa beban dalam fasa individu pada voltan fasa yang sama.

Walau bagaimanapun, dengan ketepuan besi kuk yang rendah dan pemasangan besi rod yang baik, ketidaksamaan semasa ini boleh diabaikan. Kerana Memandangkan pembinaan transformer dengan litar magnet asimetri adalah lebih mudah daripada transformer dengan litar magnet simetri, transformer pertama ternyata kebanyakannya digunakan Transformer litar magnet simetri jarang berlaku.

Memandangkan rajah. 3 dan 4 dan dengan mengandaikan bahawa arus mengalir melalui ketiga-tiga fasa, adalah mudah untuk melihat bahawa semua fasa digabungkan secara magnet antara satu sama lain. Ini bermakna bahawa daya magnetomotif fasa individu mempengaruhi satu sama lain, yang tidak kita miliki apabila arus tiga fasa diubah oleh tiga transformer fasa tunggal.

Kumpulan kedua transformer tiga fasa ialah transformer berperisai. Sebuah pengubah berperisai boleh dianggap seolah-olah ia terdiri daripada tiga pengubah berperisai fasa tunggal yang disambungkan antara satu sama lain dengan kuk.

Dalam rajah. 5 secara skematik menggambarkan pengubah tiga fasa berperisai dengan teras dalam yang terletak secara menegak. Daripada rajah itu, mudah dilihat bahawa melalui satah AB dan CD ia boleh dibahagikan kepada tiga pengubah berperisai fasa tunggal, yang fluks magnetnya boleh ditutup setiap satu dalam litar magnetnya sendiri. Laluan fluks magnet dalam rajah. 5 ditunjukkan dengan garis putus-putus.

Rajah 5.

Seperti yang dapat dilihat dari rajah, di batang menegak tengah a, di mana belitan primer I dan sekunder II fasa yang sama ditindih, fluks penuh melepasi, manakala dalam kuk b-b dan dinding sisi separuh daripada fluks melepasi. . Pada aruhan yang sama, keratan rentas kuk dan dinding sisi hendaklah separuh daripada keratan rentas rod tengah a.

Bagi fluks magnet di bahagian perantaraan c - c, nilainya, seperti yang akan kita lihat di bawah, bergantung pada kaedah kemasukan fasa pertengahan.

Kelebihan utama pengubah angker berbanding pengubah rod ialah laluan penutup pendek fluks magnet dan oleh itu arus tanpa beban yang rendah.

Kelemahan transformer berperisai termasuk, pertama, ketersediaan belitan yang rendah untuk dibaiki, kerana fakta bahawa mereka dikelilingi oleh besi, dan kedua, keadaan paling teruk untuk menyejukkan belitan - atas sebab yang sama.

Dalam transformer jenis rod, belitan hampir terbuka sepenuhnya dan oleh itu lebih mudah diakses untuk pemeriksaan dan pembaikan, serta untuk medium penyejukan.

Transformer berisi minyak tiga fasa dengan tangki tiub: 1 — takal, 2 — injap saliran minyak, 3 — silinder penebat, 4 — belitan voltan tinggi, 5 — belitan voltan rendah, 6 — teras, 7 — termometer, 8 — terminal untuk voltan rendah, 9 — terminal voltan tinggi, 10 — bekas minyak, 11 — geganti gas, 12 — penunjuk aras minyak, 13 — radiator.

Butiran lanjut tentang peranti pengubah tiga fasa: Pengubah kuasa — peranti dan prinsip operasi