Балансиращи трансформатори

Напрежението между всяка фаза на трифазната AC мрежа и неутралния проводник в идеалния случай е 220 волта. Въпреки това, когато към всяка от фазите на захранващата мрежа са свързани различни натоварвания, различни по природа и размер, понякога възниква доста значителен дисбаланс на фазовите напрежения.

Ако се спазваше равенството на съпротивленията на натоварванията, то и течащите през тях токове също биха били равни помежду си. Геометричната им сума би била нула. Но в резултат на неравенството на тези токове в неутралния проводник възниква изравнителен ток (нулевата точка се измества) и се появява отклонение напрежение.

Фазовите напрежения се променят един спрямо друг и се оказва фазов дисбаланс… Последицата от такъв фазов дисбаланс е увеличаване на консумацията на електроенергия от мрежата и неправилна работа на електрическите приемници, което води до повреди, повреди и преждевременно износване на изолацията. В такава ситуация безопасността на потребителите е компрометирана.

За автономни трифазни източници на енергия неравномерното натоварване на фазите е изпълнено с всякакви механични повреди. В резултат на това има неизправност на електрическите приемници, влошаване на източниците на енергия, увеличен разход на масло, гориво и охлаждаща течност за генератора. В крайна сметка се увеличават разходите както за електроенергия като цяло, така и за консумативи за генератора.

За да премахнете фазовия дисбаланс, да изравните фазовите напрежения, първоначално трябва да изчислите токовете на натоварване за всяка от трите фази. Не винаги обаче е възможно да направите това предварително. В индустриален мащаб загубите поради дисбаланс на фазовото напрежение могат да бъдат просто колосални, а икономическият ефект до известна степен разрушителен.

За да премахнете негативните тенденции, трябва да кандидатствате фазово балансиране… За тази цел се използват т.нар балунови трансформатори.

В трифазен трансформатор, фазовите намотки както на по-високото, така и на по-ниското напрежение са свързани със звезда, е вградено допълнително балансиращо устройство под формата на допълнителна намотка, която обгражда намотките с високо напрежение. Тази допълнителна намотка е проектирана да издържа на непрекъснатия ток на номиналното натоварване на трансформатора, т.е. за номиналния ток на една фаза. Намотката е включена в прекъсването на неутралния проводник на трансформатора от следното изчисление.

В случай на изравнителен ток в неутралния проводник, поради небалансиран товар, потоците от нулева последователност в магнитната верига (намотките на работещите трансформатори) ще бъдат напълно компенсирани от противоположно насочените потоци от нулева последователност на балансиращата намотка. В крайна сметка дисбалансът на фазовото напрежение е напълно предотвратен.

Схемата за включване на намотките на трифазен трансформатор за балансиране на фазите е показана на фигура 1.

Ориз. 1. Устройството на балансиращия трансформатор

1) Тристепенна магнитна верига на трифазен трансформатор.

2) Намотки с високо напрежение.

3) Намотки с ниско напрежение.

4) Навиване от компенсиращи завои.

5) Разстоятелни клинове.

6) Краят на компенсаторната намотка, свързан към неутралната част на намотките с ниско напрежение.

7) Краят на компенсационната намотка, който се извежда навън.

Енергийните характеристики на такива трансформатори, загуби на празен ход, късо съединение и други, от добавянето на балансиращо устройство, почти не се променят, но загубите на електроенергия в мрежата се намаляват значително. При неравномерно фазово натоварване системата за фазово напрежение е симетрична по същия начин, както при свързване на намотките по схемата звезда-зигзаг.

Балансиращ трансформатор TST

Изчисленията и експериментите на изследователите показаха, че при правилното съвпадение на завоите на компенсационната и работната намотки напрежението върху компенсационната намотка на трансформатора с балансиращото устройство, равно на номиналния ток в неутралния проводник, достига стойност на номиналното фазово напрежение, балансиращо върху неутралната част на намотките с ниско напрежение на ЕМП на нулевата последователност, произтичаща от работните намотки до нула.

Този дизайн значително намалява съпротивлението на нулева последователност на трифазен силов трансформатор. Това дава значително увеличение на токовете на късо съединение в една фаза и е едно от основните предимства на балуновите трансформатори, тъй като осигурява надеждна и лесна настройка релейна защита и надеждната му работа при късо съединение.

Освен това разрушителният ефект на голям еднофазен ток на късо съединение върху намотките на такъв балансиращ трансформатор е много по-малък, отколкото от тока на късо съединение при липса на балансираща намотка, тъй като разрушителният мощен асиметричен поток с нулева последователност сега е изцяло компенсиран.