優(yōu)點和缺點:三相變壓器連接
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-12-21 17:54:04
變壓器初級和變壓器次級的三個繞組可以以三角形或星形連接以創(chuàng)建三相變壓器。三相變壓器的連接方式有四種:
達美/達美
三角洲/星形
星形/三角形
星形/星形
標準是首先列出 H 繞組連接,然后列出 X 繞組連接。每種連接類型都可以將相同的三相線電壓變換為相同的三相二次線電壓。
然而,不同連接的相電壓有時會不同。例如,要將 12,500 V 電壓變換為 480 V,可以使用三角形/三角形變壓器連接三個 12,500 V – 480 V 單相變壓器,使用星形/三角形變壓器連接三個 7,225 V – 480 V 單相變壓器,與三個 12,500 V – 277 V 單相變壓器進行三角形/星形連接,或與三個 7,225 V – 277 V 單相變壓器進行星形/星形連接。每個都有優(yōu)點和缺點。
本文中的變壓器連接圖適用于標準連接,并將指出初級繞組和次級繞組之間的角位移。角位移測量一個電壓與另一個電壓的異相程度。以此處所示標準連接以外的方式連接三個單相變壓器將導致變壓器次級線電壓可能具有相同的值,但與標準連接產(chǎn)生的次級電壓異相。當次級電壓異相時,不能并聯(lián)。
達美/達美聯(lián)運
如圖 1 所示,三角形/三角形連接用于僅需要一個次級電壓或大部分負載由三相設備組成的應用,例如擁有大型三相 480 V 或 240 V 的工廠。 V 電機負載和相對較小的 120 V 照明和插座負載。初級和次級繞組所需的匝數(shù)與所需的初級和次級電壓成正比。因此,使用這種變壓器連接來變換相差很大的電壓沒有任何優(yōu)勢。
圖 1. 標準 0° 角位移三角形/三角形連接。圖片由艾哈邁德·謝赫提供
優(yōu)點事實上,相電流僅為線路電流的 57.8%,這意味著每個單相變壓器的導體不必與為三相負載供電的線路導體一樣大。
諧波電流往往會相互抵消,并且變壓器可以在初級和次級之間提供良好的電噪聲隔離。
次級電壓隨著負載電流的浪涌而波動較小。
如果三臺單相變壓器之一發(fā)生故障,三相電壓仍可在開口三角區(qū)供電,但容量僅為原始容量的 58%。
缺點
事實上,次級僅提供一個電壓,這意味著必須有其他變壓器來為照明供電,并且可能需要插座。
初級繞組的導體必須針對完整初級電壓進行絕緣,這需要針對高初級電壓進行額外絕緣。
次級上的任何點都無法提供共同點。結果,對地電壓可能達到非常高的水平。
三角/星形連接
這種類型的變壓器連接(如圖 2 所示)適用于次級需要多個電壓的情況,例如同時需要三相 208 V 電機負載以及 120 V 照明和插座負載時。三角形/星形 連接也常用作升壓變壓器連接。
圖 2. 標準 30° 角位移 Delta/Y 形連接。圖片由艾哈邁德·謝赫提供
優(yōu)點匝數(shù)比使得當每個單相變壓器的初級和次級繞組使用相同匝數(shù)時,由于星形連接,次級線電壓將增加1.73倍。當使用該變壓器作為升壓變壓器時,這是一個優(yōu)點。
次級繞組的導體不必針對完整的次級線路電壓進行絕緣,當變壓器用作升壓變壓器時,這需要較少的絕緣。
次級上的多個電壓可以消除額外變壓器的需要,以便在線路電壓為 208 V 的三相系統(tǒng)中為 120 V 負載供電。
系統(tǒng)的二次接地有一個公共點,它限制了對地電壓,使其不會超過二次相電壓。
缺點
初級繞組必須針對完整的三相線電壓進行絕緣,當使用此連接來降低高電壓時,可能需要額外的絕緣。
次級 Y 形連接不會消除諧波電流。
次級繞組的導體將承載全部三相線路電流,因此必須大于相同容量的三角形系統(tǒng)的導體。
星形/三角形連接
當僅需要一個次級電壓或大部分負載由三相設備組成時(例如具有大型三相 480 V 或 240 V 電機的工廠),可使用圖 3 所示的星形/三角形變壓器連接負載和相對較小的 120 V 照明和插座負載。星形/三角形連接也常用作降壓變壓器連接。
圖 3. 標準 30° 角位移星形/三角形連接。圖片由艾哈邁德·謝赫提供
優(yōu)點
匝數(shù)比使得當每個單相變壓器的初級和次級繞組使用相同匝數(shù)時,由于星形連接,次級線路電壓將減小 1.73 倍(57.8%)。當使用該變壓器作為降壓變壓器時,這是一個優(yōu)點。
在這種變壓器連接中,二次諧波電流 相互抵消,并且變壓器在初級和次級之間提供良好的噪聲隔離。
初級繞組不需要針對全三相線電壓進行絕緣,這可能會導致從高電壓降壓時絕緣程度降低。
如果三臺單相變壓器之一發(fā)生故障,三相電壓仍可在開口三角區(qū)供電,但容量僅為原始容量的 58%。
缺點
事實上,次級僅提供一個電壓,這意味著必須有其他變壓器 來為照明供電,并且可能需要插座。
與 Delta/Delta 一樣,次級上的任何點都不會提供公共接地。結果,對地電壓可能達到非常高的水平。
初級繞組的導體必須承載全部三相線電流,并且比相同容量的三角形連接的初級繞組更大。
Y形初級繞組的公共點應連接到系統(tǒng)中性點,否則負載不平衡可能會出現(xiàn)電壓波動。
星形/星形連接
如圖 4 所示,星形/星形變壓器連接很少使用。初級和次級繞組的公共點通常接地。結果,來自初級的噪聲被轉移到次級,反之亦然。該系統(tǒng)本質上還受到諧波的影響,不僅來自負載,還來自變壓器鐵芯中的磁化電流。該連接還會造成通信干擾。不穩(wěn)定的相電壓并不罕見。
圖 4. 標準 0° 角位移 Y 形/Y 形連接。圖片由艾哈邁德·謝赫提供
Y 形/Y 形連接有很多缺點,但優(yōu)點很少。變壓器連接的優(yōu)缺點總結
對于電力系統(tǒng)工作的人員來說,充分了解各種三相變壓器 連接至關重要。選擇和配置適當?shù)倪B接類型(無論是三角形/三角形、三角形/星形、星形/三角形還是星形/星形)的能力可以實現(xiàn)高效的配電,以滿足特定的電力需求。熟悉這些連接的優(yōu)點和缺點有助于確保變壓器配置為有效運行,同時考慮導體尺寸、絕緣要求和諧波電流。這些知識構成了電氣系統(tǒng)可靠運行的重要基礎,使其成為各種工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中有效配電和管理的基本要素。
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