Трехфазные трансформаторы

Трехфазный ток можно трансформировать тремя совершенно отдельными однофазными трансформаторами. В этом случае обмотки всех трех фаз магнитно не связаны друг с другом: каждая фаза имеет свою магнитную цепь. Но тот же трехфазный ток можно трансформировать и одним трехфазным трансформатором, у которого обмотки всех трех фаз магнитно связаны между собою, так как имеют общую магнитную цепь.

Чтобы уяснить себе принцип действия и устройства трехфазного трансформатора, представим себе три однофазных трансформатора, приставленных один к другому так, что три стержня их образуют один общий центральный стержень (рис. 1). На каждом из остальных трех стержней наложены первичные и вторичные обмотки (на рис. 1 вторичные обмотки не изображены).

Предположим, что первичные катушки всех стержней трансформатора совершенно одинаковы и намотаны в одном направлении (на рис. 1 первичные катушки намотаны по часовой стрелке, если смотреть на них сверху). Соединим все верхние концы катушек в нейтраль О, а нижние концы катушек подведем к трем зажимам трехфазной сети.

Рисунок 1.

Токи в катушках трансформатора создадут переменные во времени магнитные потоки, которые будут замыкаться каждый в своей магнитной цепи. В центральном составном стержне магнитные потоки сложатся и в сумме дадут ноль, ибо эти потоки создаются симметричными трехфазными токами, относительно которых мы знаем, что сумма мгновенных значений их равна нулю в любой момент времени.

Для трехфазной цепи можно воспользоваться трансформаторной группой – тремя однофазными траснформаторами. Но можно объединить три однофазных трансформатора в один трехфазный аппарат и при этом получить экономию материалов.

Трансформаторная группа из трех однофазных трансформаторов дороже, чем трехфазный трансформатор той же мощности; она занимает больше места, и ее КПД несколько ниже. Но при такой группе в качестве резерва на случай аварии или при ремонте достаточно иметь одни однофазный трансформатор, так как маловероятно одновременное повреждение всех трех трансформаторов, а профилактически ремонтировать их можно поочередно. Для трехфазного трансформатора в качестве резерва необходим тоже трехфазный трансформатор. Таким образом, трехфазная группа при прочих равных условиях обеспечивает надежность во время эксплуатации.

Обмотки трехфазного трансформатора соединяются звездой или треугольником. Соединение обеих обмоток трехфазного трансформатора звездой наиболее простое и дешевое. В этом случае каждая из обмоток и ее изоляции при глухом заземлении нейтральной точки должны быть рассчитаны на фазное напряжение и линейный ток. Так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению , то при соединении звездой для каждой из обмоток необходимо меньшее число витков, но большее сечение проводов с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. Соединение обеих обмоток звездой широко применяется для трансформаторов небольшой и средней мощности. Это соединение наиболее желательно при высоких напряжениях, так как при такой схеме изоляции обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже соединение треугольником.