Διαφορές μεταξύ τριφασικών και μονοφασικών μετασχηματιστών
Σε οικιακές συσκευές, σε μηχανές συγκόλλησης, για σκοπούς δοκιμής και μέτρησης, χρησιμοποιούνται συνήθως μονοφασικοί μετασχηματιστές σχετικά χαμηλής ισχύος. Ισχυροί μονοφασικοί μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία βιομηχανικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.
Η εμφάνιση ενός συμβατικού μονοφασικού μετασχηματιστή φαίνεται στο σχήμα. Εδώ μπορείτε να δείτε ένα μαγνητικό σύστημα με τη μορφή ενός κλειστού πλαισίου που περιέχει δύο ράβδους, καθώς και έναν άνω και κάτω ζυγό. Τα πηνία με τη χαμηλότερη (LV) και την υψηλότερη (HV) τάση βρίσκονται στις ράβδους.
Για την πιο ορθολογική χρήση του μαγνητικού συστήματος δύο σταδίων, οι περιελίξεις με υψηλότερη και χαμηλότερη τάση χωρίζονται σε δύο μέρη, μετά τα οποία αυτά τα μέρη συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα, ανάλογα με τις παραμέτρους του σχεδιασμένου μετασχηματιστή. Οι ακροδέκτες των περιελίξεων HV και LV βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές του πυρήνα.
Εάν είναι απαραίτητο να μετασχηματίσετε το τριφασικό ρεύμα χρησιμοποιώντας μονοφασικούς μετασχηματιστές, πάρτε τρεις μονοφασικούς μετασχηματιστές, συνδέστε τις πρωτεύουσες περιελίξεις τους σύμφωνα με το σχήμα αστέρι και τις δευτερεύουσες περιελίξεις σύμφωνα με το σχήμα αστεριού ή τριγώνου. Έτσι, λαμβάνεται μια τριφασική ομάδα μετασχηματιστών, ενωμένη σε ένα κοινό ηλεκτρικό κύκλωμα με ένα ξεχωριστό μαγνητικό κύκλωμα.
Αλλά μια τέτοια λύση (τρεις ξεχωριστοί μονοφασικοί μετασχηματιστές για τη μετατροπή τριφασικού ρεύματος) χρησιμοποιείται σε ακραίες περιπτώσεις, για πολύ υψηλές ισχύς, όταν είναι αδύνατη η εγκατάσταση ενός τεράστιου τριφασικού μετασχηματιστή ή η κατασκευή του δεν είναι πρακτική. Επιπλέον, σε περίπτωση ατυχήματος σε μία από τις φάσεις, είναι ευκολότερο να αντικαταστήσετε έναν μονοφασικό μετασχηματιστή, ο οποίος (μόνο ένας, όχι τρεις) μπορεί να διατηρηθεί σε απόθεμα για μια τέτοια περίπτωση. Άλλωστε, η ζημιά σε περισσότερες από μία φάσεις κάθε φορά είναι πολύ απίθανη.
Εάν κοιτάξετε έναν μετασχηματιστή τριών φάσεων, τότε δεν συνδυάζονται μόνο ηλεκτρικά, αλλά και μαγνητικά συστήματα τριών μονοφασικών μετασχηματιστών. Στην πράξη, το σύστημα ενός τέτοιου μετασχηματιστή κατασκευάζεται ως εξής. Πάρτε τρεις πανομοιότυπους μονοφασικούς μετασχηματιστές δύο φάσεων, των οποίων οι περιελίξεις HV και NV βρίσκονται μόνο σε έναν από τους δύο πόλους και ο δεύτερος πόλος δεν καταλαμβάνεται από περιελίξεις.
Ας συνδυάσουμε τις ελεύθερες ράβδους τριών μετασχηματιστών σε ένα και θα μετακινήσουμε τις ράβδους με πηνία σε χώρο 120 μοίρες μεταξύ τους. Εάν αυτό το τριφασικό σύστημα είναι τώρα συνδεδεμένο σε ένα τριφασικό δίκτυο AC, τότε η μαγνητική ροή στην κεντρική ράβδο (σύμφωνα με την αρχή της υπέρθεσης των μαγνητικών πεδίων) θα είναι πάντα μηδέν.
Επομένως, η κεντρική μπάρα μπορεί να αφαιρεθεί καθώς δεν παίζει κανένα ρόλο λειτουργικά.Το αποτέλεσμα είναι ένα τριφασικό μαγνητικό σύστημα με τα ίδια μήκη της διαδρομής της μαγνητικής ροής εργασίας για τις περιελίξεις καθεμιάς από τις τρεις φάσεις.
Ένα συμμετρικό χωρικό σύστημα με ράβδους που απέχουν μεταξύ τους 120 μοίρες είναι πρακτικά ιδανικό, αλλά δύσκολο να κατασκευαστεί και να επισκευαστεί.
Μια άλλη εκδοχή ενός συστήματος τριφασικού διαστημικού μαγνήτη είναι αυτή στην οποία τα μαγνητικά κυκλώματα ομαδοποιούνται σε ένα κανονικό τρίγωνο. Ένας τέτοιος μαγνητικός πυρήνας τυλίγεται με μια συνεχή ηλεκτρική ταινία. Αλλά αυτή η απόφαση εφαρμόζεται στην πραγματικότητα μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις.
Προκειμένου να απλοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο ο σχεδιασμός ενός μετασχηματιστή τριών φάσεων, να διευκολυνθεί η κατασκευή και η επισκευή του, στην πράξη, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα επίπεδο ασύμμετρο κύκλωμα τριών επιπέδων. Σε αυτό, τρεις ράβδοι βρίσκονται σε ένα επίπεδο και επικαλύπτονται από δύο άνω και δύο κάτω ζυγούς.
Εδώ, το μήκος διαδρομής της λειτουργικής μαγνητικής ροής (AB) της μεσαίας ράβδου είναι ελαφρώς μικρότερο από το μήκος διαδρομής των μαγνητικών ροών των πλευρικών ράβδων, γεγονός που επηρεάζει σε κάποιο βαθμό τη διαφορά στα ρεύματα χωρίς φορτίο των τριών φάσεων .
Οι περιελίξεις φάσης ενός επίπεδου ασύμμετρου συστήματος ενός μετασχηματιστή τριών φάσεων βρίσκονται στις ράβδους με τον ίδιο τρόπο όπως σε έναν μονοφασικό μετασχηματιστή, μετά τον οποίο συνδυάζονται σε ένα τριφασικό κύκλωμα, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως.
Το κόστος κατασκευής και συναρμολόγησης ενός τέτοιου μετασχηματιστή είναι πολύ χαμηλότερο από την κατασκευή και τη συναρμολόγηση τριών μονοφασικών μετασχηματιστών για την ίδια συνολική ισχύ. Η εξοικονόμηση βάρους υλικού είναι περίπου 33%. Και ένας τέτοιος μετασχηματιστής αποδεικνύεται ότι είναι πολύ φθηνότερος στη συντήρηση. Για το λόγο αυτό, σχεδόν όλοι οι σύγχρονοι τριφασικοί μετασχηματιστές ισχύος κατασκευάζονται σε επίπεδο τριφασικό κύκλωμα.