삼상 변압기의 작동 원리 및 장치

3상 전류는 3개의 완전히 분리된 단상 변압기로 변환할 수 있습니다. 이 경우 3상 모두의 권선은 서로 자기적으로 연결되지 않습니다. 각 위상에는 자체 자기 회로가 있습니다. 그러나 동일한 3상 전류는 하나의 3상 변압기로 변환될 수 있습니다. 여기서 3상 모두의 권선은 공통 자기 회로를 가지고 있기 때문에 서로 자기적으로 연결됩니다.

삼상 변압기의 작동 원리와 장치를 명확히하기 위해 세 가지를 상상해보십시오. 단상 변압기, 세 개의 막대가 하나의 공통 중앙 막대를 형성하도록 서로 부착됩니다(그림 1). 다른 세 개의 막대 각각에는 1차 권선과 2차 권선이 중첩되어 있습니다(그림 1에서 2차 권선은 표시되지 않음).

변압기의 모든 다리에 있는 1차 권선이 정확히 동일하고 같은 방향으로 감겨 있다고 가정합니다(그림 1에서 1차 권선은 위에서 볼 때 시계 방향으로 감겨 있음).코일의 모든 상단을 중성 O에 연결하고 코일의 하단을 3상 네트워크의 세 단자에 연결합니다.

그림 1.

변압기 권선의 전류는 시변 자속을 생성하며, 각 자속은 자체 자기 회로에서 닫힙니다. 중앙 복합 막대에서 자속은 대칭 3 상 전류에 의해 생성되기 때문에 총 자속은 총 0이되며 순시 값의 합은 항상 0입니다.

예를 들어, 코일 AX I의 전류가 가장 크고 그림에 표시된 위치에서 발생했습니다. 1 방향이면 자속은 가장 큰 값 Ф와 같을 것이고 위에서 아래로 중앙 복합 막대로 향했습니다. 다른 두 코일 BY 및 CZ에서 동시에 전류 I2 및 Az3은 가장 높은 전류의 절반과 같고 코일 AX의 전류에 대해 반대 방향을 갖습니다(이는 3-의 속성입니다. 위상 전류). 이러한 이유로 BY 및 CZ 코일의 막대에서 자속은 최대 자속의 절반과 같으며 중앙 복합 막대에서는 AX 코일의 자속에 대해 반대 방향을 갖습니다. 해당 순간의 흐름 합계는 0입니다. 다른 순간도 마찬가지입니다.

가운데 막대에 흐름이 없다고 해서 다른 막대에 흐름이 없다는 의미는 아닙니다. 중앙 막대를 파괴하고 공통 요크에서 상부 및 하부 요크를 연결하면(그림 2 참조) 코일 AX의 자속은 코일 BY 및 CZ의 코어를 통해 길을 찾을 것이며 이들의 기자력 코일은 코일 AX의 기자력과 함께 추가됩니다. 이 경우 3상 모두에 대해 공통 자기 회로가 있는 3상 변압기를 얻게 됩니다.

그림 2.

코일의 전류는 주기의 1/3만큼 위상 이동되기 때문에 코일에 의해 생성된 자속도 주기의 1/3만큼 시간 이동됩니다. 막대와 코일의 자기 플럭스의 가장 큰 값은 주기의 1/3 후에 서로를 따릅니다...

주기의 1/3만큼 코어에서 자기 플럭스의 위상 편이의 결과는 동일한 위상 편이와 막대에 부과되는 1차 권선과 2차 권선 모두에 유도된 기전력입니다. 1차 권선의 기전력은 인가된 3상 전압과 거의 균형을 이룹니다.코일 끝이 올바르게 연결된 2차 권선의 기전력은 2차 회로에 공급되는 3상 2차 전압을 제공합니다.

자기 회로의 구성에 관해서는 단상 변압기와 같은 3 상 변압기가 막대 무화과로 나뉩니다. 2. 장갑.

삼상로드 변압기는 다음과 같이 분류됩니다.

a) 대칭 자기 회로가 있는 변압기 및

b) 비대칭 자기 회로가 있는 변압기.

무화과에서. 그림 3은 대칭 자기 회로가 있는 슬라이드 변압기를 개략적으로 보여줍니다. 그림 4는 불균형 자기 회로가 있는 로드 변압기를 보여줍니다. 3개의 철근 1, 2, 3에서 볼 수 있듯이 철 요크 플레이트로 위와 아래에 고정되어 있습니다. 각 다리에는 변압기의 한 위상의 1차 I 및 2차 II 코일이 있습니다.

그림 3.

첫 번째 변압기에서 막대는 정삼각형 각도의 꼭지점에 있습니다. 두 번째 변압기는 동일한 평면에 막대가 있습니다.

정삼각형의 모서리 꼭지점에 막대를 배치하면 세 위상의 자속 경로가 동일하기 때문에 모든 3상 자속에 대해 동일한 자기 저항을 제공합니다. 사실, 세 위상의 자속은 하나의 수직 막대를 완전히 통과하고 다른 두 막대를 중간에 개별적으로 통과합니다.

무화과에서. 3에서 점선은 로드 위상 2의 자속을 닫는 방법을 보여줍니다. 로드 1과 3의 위상 플럭스의 경우 자속을 닫는 방법이 정확히 동일하다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 이는 고려 중인 변압기가 플럭스에 대해 동일한 자기 저항을 갖는다는 것을 의미합니다.

한 평면에 로드를 배치하면 중간 위상의 플럭스(로드 2의 위상에 대한 그림 4에서)에 대한 자기 저항이 끝 위상의 플럭스에 대한 자기 저항(그림 4 - 로드 1 및 3 단계).

그림 4.

사실, 끝 단계의 자기 플럭스는 중간 단계의 플럭스보다 약간 더 긴 경로를 따라 움직입니다. 또한 막대를 떠나는 말단 단계의 흐름은 요크의 절반을 완전히 통과하고 나머지 절반 (중간 막대에서 분기 후) 절반만 통과합니다. 수직 막대의 출구에서 중간 위상 흐름은 즉시 두 개의 절반으로 분할되므로 중간 위상 흐름의 절반만 요크의 두 부분으로 전달됩니다.

따라서, 끝 단계의 플럭스는 중간 단계의 플럭스보다 요크를 더 많이 포화시키므로 끝 단계의 플럭스에 대한 자기 저항은 중간 단계의 플럭스보다 큽니다.

3상 변압기의 서로 다른 위상의 플럭스에 대한 자기 저항의 불평등의 결과는 동일한 위상 전압에서 개별 위상의 무부하 전류의 불평등입니다.

그러나 요크 철 포화도가 낮고 막대 철 조립이 양호하면 이러한 현재의 불평등은 무시할 수 있습니다. 왜냐하면 비대칭 자기회로 변압기는 구조가 대칭 자기회로 변압기보다 훨씬 간단하기 때문에 최초의 변압기가 많이 사용되는 것으로 나타났으며, 대칭 자기회로 변압기는 드물다.

무화과를 고려. 3과 4에서 전류가 3상 모두를 통해 흐른다고 가정하면 모든 위상이 서로 자기적으로 결합되어 있음을 쉽게 알 수 있습니다. 이것은 개별 위상의 기자력이 서로 영향을 미친다는 것을 의미하는데, 이는 3상 전류가 3개의 단상 변압기에 의해 변환될 때 발생하지 않습니다.

3상 변압기의 두 번째 그룹은 기갑 변압기입니다. 외장형 변압기는 요크로 서로 연결된 3개의 단상 외장형 변압기로 구성된 것으로 간주할 수 있습니다.

무화과에서. 도 5는 내부 코어가 수직으로 배치된 외장형 3상 변압기를 개략적으로 도시한 도면에서 평면 AB 및 CD를 통해 3개의 단상 외장형 변압기로 나눌 수 있음을 쉽게 알 수 있으며, 그 자속은 자체 자기 회로에서 각각 닫힙니다. 그림의 자속 경로. 5는 점선으로 표시됩니다.

그림 5.

그림에서 볼 수 있듯이 동일한 위상의 1 차 I 및 2 차 II 권선이 중첩 된 중간 수직 막대 a에서 전체 플럭스가 통과하는 반면 요크 b-b에서는 플럭스의 절반이 통과합니다. . 동일한 유도에서 요크와 측벽의 단면은 중간 로드 a의 단면의 절반이어야 합니다.

중간 부분 c-c의 자속은 아래에서 볼 수 있듯이 그 값은 중간 단계를 포함하는 방법에 따라 다릅니다.

막대형 변압기에 비해 전기자 변압기의 주요 장점은 자속의 폐쇄 경로가 짧아서 무부하 전류가 낮다는 것입니다.

기갑 변압기의 단점은 첫째, 권선이 철로 둘러싸여 있기 때문에 수리를 위한 권선의 가용성이 낮고, 둘째, 같은 이유로 권선을 냉각하기 위한 최악의 조건을 포함합니다.

막대형 변압기에서는 권선이 거의 완전히 개방되어 있어 검사 및 수리는 물론 냉각 매체에 더 쉽게 접근할 수 있습니다.

관형 탱크가 있는 3상 오일 충전 변압기: 1 — 풀리, 2 — 오일 배출 밸브, 3 — 절연 실린더, 4 — 고전압 권선, 5 — 저전압 권선, 6 — 코어, 7 — 온도계, 8 — 터미널 저전압, 9 — 고전압 단자, 10 — 오일 용기, 11 — 가스 릴레이, 12 — 오일 레벨 표시기, 13 — 라디에이터.

삼상 변압기 장치에 대한 자세한 내용: 전력 변압기 - 장치 및 작동 원리