Μετασχηματιστές εξισορρόπησης

Η τάση μεταξύ κάθε φάσης του τριφασικού δικτύου AC και του ουδέτερου καλωδίου είναι ιδανικά 220 βολτ. Ωστόσο, όταν διαφορετικά φορτία, διαφορετικού χαρακτήρα και μεγέθους, συνδέονται σε κάθε μία από τις φάσεις του δικτύου ισχύος, μερικές φορές εμφανίζεται μια αρκετά σημαντική ανισορροπία των τάσεων φάσης.

Εάν οι αντιστάσεις φορτίου ήταν ίσες, τα ρεύματα που διέρχονταν από αυτές θα ήταν επίσης ίσα μεταξύ τους. Το γεωμετρικό τους άθροισμα θα ήταν μηδέν. Αλλά ως αποτέλεσμα της ανισότητας αυτών των ρευμάτων στο ουδέτερο καλώδιο, προκύπτει ένα ρεύμα εξισορρόπησης (το σημείο μηδέν μετατοπίζεται) και εμφανίζεται μια τάση απόκλισης.

Οι τάσεις φάσης αλλάζουν μεταξύ τους και διαπιστώνεται ανισορροπία φάσης... Συνέπεια μιας τέτοιας ανισορροπίας φάσης είναι η αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο και η κακή λειτουργία των ηλεκτρικών δεκτών, που οδηγεί σε βλάβες, ζημιές και πρόωρη φθορά του η μόνωση. Σε μια τέτοια κατάσταση, η ασφάλεια των χρηστών τίθεται σε κίνδυνο.

Για αυτόνομες τριφασικές πηγές ισχύος, το ανομοιόμορφο φορτίο των φάσεων είναι γεμάτο με κάθε είδους μηχανική βλάβη. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει δυσλειτουργία των ηλεκτρικών δεκτών, φθορά των πηγών ισχύος, αυξημένη κατανάλωση λαδιού, καυσίμου και ψυκτικού για τη γεννήτρια. Τελικά αυξάνονται τα κόστη τόσο της ηλεκτρικής ενέργειας γενικά όσο και των αναλώσιμων για τη γεννήτρια.

Για να εξαλείψετε την ανισορροπία φάσης, να εξισορροπήσετε τις τάσεις φάσης, πρέπει πρώτα να υπολογίσετε τα ρεύματα φορτίου για καθεμία από τις τρεις φάσεις. Ωστόσο, δεν είναι πάντα δυνατό να γίνει αυτό εκ των προτέρων. Σε βιομηχανική κλίμακα, οι απώλειες λόγω της ανισορροπίας της τάσης φάσης μπορεί να είναι απλώς κολοσσιαίες και το οικονομικό αποτέλεσμα σε κάποιο βαθμό καταστροφικό.

Για να εξαλείψετε τις αρνητικές τάσεις, πρέπει να εφαρμόσετε εξισορρόπηση φάσης... Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται οι λεγόμενοι μετασχηματιστές balun.

Σε έναν τριφασικό μετασχηματιστή, οι περιελίξεις φάσης τόσο της υψηλότερης όσο και της χαμηλότερης τάσης συνδέονται με αστέρι, μια πρόσθετη συσκευή εξισορρόπησης είναι ενσωματωμένη με τη μορφή πρόσθετης περιέλιξης που περιβάλλει τις περιελίξεις υψηλής τάσης. Αυτή η πρόσθετη περιέλιξη έχει σχεδιαστεί για να αντέχει το συνεχές ρεύμα του ονομαστικού φορτίου του μετασχηματιστή, δηλ. για το ονομαστικό ρεύμα μιας φάσης. Η περιέλιξη περιλαμβάνεται στη θραύση ουδέτερου καλωδίου του μετασχηματιστή από τον ακόλουθο υπολογισμό.

Στην περίπτωση εξισορρόπησης ρεύματος στον ουδέτερο αγωγό, λόγω μη ισορροπημένου φορτίου, οι ροές μηδενικής ακολουθίας στο μαγνητικό κύκλωμα (περιελίξεις των μετασχηματιστών λειτουργίας) θα αντισταθμιστούν πλήρως από τις αντίθετα κατευθυνόμενες ροές μηδενικής ακολουθίας του τυλίγματος εξισορρόπησης. Εξάλλου, η ανισορροπία της τάσης φάσης αποτρέπεται πλήρως.

Το διάγραμμα καλωδίωσης των περιελίξεων ενός τριφασικού μετασχηματιστή εξισορρόπησης φάσης φαίνεται στο σχήμα 1.

Ρύζι. 1. Η συσκευή του μετασχηματιστή εξισορρόπησης

1) Τριβάθμιο μαγνητικό κύκλωμα τριφασικού μετασχηματιστή.

2) Πηνία υψηλής τάσης.

3) Περιελίξεις χαμηλής τάσης.

4) Περιέλιξη από αντισταθμιστικές στροφές.

5) Σφήνες απόστασης.

6) Το άκρο του τυλίγματος αντιστάθμισης που συνδέεται με το ουδέτερο τμήμα των περιελίξεων χαμηλής τάσης.

7) Το άκρο του πηνίου αντιστάθμισης που βγαίνει προς τα έξω.

Τα ενεργειακά χαρακτηριστικά τέτοιων μετασχηματιστών, απώλειες σε αδράνεια, βραχυκύκλωμα και άλλα, από την προσθήκη συσκευής εξισορρόπησης, σχεδόν δεν αλλάζει, αλλά οι απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο μειώνονται σημαντικά. Με ανομοιόμορφη φόρτιση φάσης, το σύστημα τάσης φάσης είναι συμμετρικό με τον ίδιο τρόπο όπως όταν συνδέετε τις περιελίξεις σύμφωνα με το σχήμα αστέρα-ζιγκ-ζαγκ.

Μετασχηματιστής εξισορρόπησης TST

Οι υπολογισμοί και τα πειράματα των ερευνητών έδειξαν ότι με τη σωστή αντιστοίχιση των στροφών των περιελίξεων αντιστάθμισης και εργασίας, η τάση στην περιέλιξη αντιστάθμισης του μετασχηματιστή με τη συσκευή εξισορρόπησης, ίση με το ονομαστικό ρεύμα στον ουδέτερο αγωγό, φτάνει την τιμή της εξισορρόπησης της ονομαστικής τάσης φάσης στο ουδέτερο τμήμα των περιελίξεων με χαμηλή τάση EMF μηδενικής ακολουθίας που προκύπτει από τις περιελίξεις λειτουργίας στο μηδέν.

Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει σημαντικά την αντίσταση μηδενικής ακολουθίας ενός μετασχηματιστή ισχύος τριών φάσεων. Αυτό δίνει σημαντική αύξηση στα μονοφασικά ρεύματα βραχυκυκλώματος και είναι ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των μετασχηματιστών balun, καθώς παρέχει αξιόπιστη και εύκολη ρύθμιση προστασία ρελέ και την αξιόπιστη λειτουργία βραχυκυκλώματος.

Επιπλέον, η καταστροφική επίδραση ενός μεγάλου μονοφασικού ρεύματος βραχυκυκλώματος στις περιελίξεις ενός τέτοιου μετασχηματιστή εξισορρόπησης είναι πολύ μικρότερη από το ρεύμα βραχυκυκλώματος απουσία περιέλιξης εξισορρόπησης, καθώς η καταστροφική ισχυρή ασύμμετρη ροή μηδενικής ακολουθίας αποζημιώνεται πλέον πλήρως.