Běžná zapojení vinutí transformátorů a jejich použití

Common Transformer Winding Connections and Their Applications Delta Wye TransformerWye Delta Transformer

Transformátory jsou zásadními součástmi energetických systémů a jejich vinutí přímo ovlivňují jejich výkon a scénáře použití. Běžná zapojení vinutí transformátorů jsou zapojení do trojúhelníku (D) a do hvězdy (Y nebo Yn). Tento článek poskytne podrobný přehled těchto dvou typů zapojení, způsobů jejich zápisu, skupin zapojení a výhod a aplikací každého z nich.

I. Metoda zápisu pro skupiny připojení transformátorů

1. Význam velkých a malých písmen

Skupina připojení transformátoru se označuje velkými a malými písmeny: velká písmena označují typ připojení na primární straně (nebo na straně vysokého napětí) a malá písmena označují typ připojení na sekundární straně (nebo na straně nízkého napětí). Konkrétně:

  • Y (nebo y): Hvězdicové připojení
  • D (nebo d): Delta připojení

Čísla používají hodinový zápis pro vyjádření fázového vztahu mezi napětím primárního a sekundárního vedení, kde fázor napětí primárního vedení je minutová ručička upevněná na 12. hodině a fázor napětí sekundárního vedení je hodinová ručička.

2. Příklad typické skupiny

Například "Yn, d11" označuje zapojení primární strany do hvězdy s nulovým vodičem, zapojení sekundární strany do trojúhelníku a napětí sekundárního vedení zpožděné za napětím primárního vedení o 330 stupňů (nebo vedoucí o 30 stupňů). V tomto zápisu 11 znamená, že když je fázor napětí primárního vedení v poloze 12 hodin, fázor napětí sekundárního vedení je v poloze 11 hodin.

Další informace o: Transformátor Delta Wye

II. Společné skupiny připojení transformátorů

Kombinace dvou vinutí v transformátoru tvoří následující čtyři skupiny zapojení:

  1. Y, y
  2. D, y
  3. Y, d
  4. D, d

Běžně používané skupiny připojení jsou "Y, y" a "Y, d".

Yyn0 Connection Group

  • Vysokonapěťová strana: Hvězdicové zapojení (Y) s uzemněním nulového vodiče
  • Strana nízkého napětí: Připojení do hvězdy (y) s uzemněním nulového vodiče
  • Fázory primárního a sekundárního síťového napětí se překrývají, což je na hodinách označeno "0".

Skupina připojení Dyn11

  • Vysokonapěťová strana: Připojení delta (D)
  • Strana nízkého napětí: Zapojení do hvězdy (y) s nulovým vodičem
  • Fázory primárního a sekundárního síťového napětí se liší o 330 stupňů (11 hodin na hodinách).

III. Analýza výkonnosti skupin připojení

1. Ztráta bez zatížení

  • Yyn0 Connection Group: Vysokonapěťové boční hvězdicové zapojení generuje sinusový budicí proud, ale vzhledem k nelinearitě magnetizační křivky obsahuje tok jádra významné složky třetí harmonické, což zvyšuje hysterezi a ztráty vířivými proudy.
  • Skupina připojení Dyn11: Třetí harmonická proudu může cirkulovat ve vysokonapěťovém vinutí, čímž se tok jádra stává sinusovým a snižují se ztráty. Ztráty naprázdno u zapojení Dyn11 mohou být přibližně o 10% menší než u zapojení Yyn0.

2. Proud s nulovou sekvencí

  • Yyn0 Connection Group: Nesymetrická sekundární zátěž vytváří nulový proud, což zvyšuje další ztráty. Velkokapacitní transformátory nejsou pro tento způsob připojení vhodné.
  • Skupina připojení Dyn11: Nulový proud v primárním vinutí může cirkulovat uvnitř vinutí, což oslabuje nulový tok sekundárního vinutí a snižuje jeho přehřívání. Ztráty při zatížení u zapojení Dyn11 mohou být přibližně o 20% menší než u zapojení Yyn0.

3. Jednofázový zkrat

  • Skupina připojení Dyn11: Nízká impedance nulové sekvence, což má za následek vysoký jednofázový zkratový proud na straně nízkého napětí a vysokou citlivost ochrany.
  • Yyn0 Connection Group: Vysoká impedance nulové sekvence, která má za následek vysoké napětí nulové sekvence a výraznou nesymetrii fázového napětí.

IV. Výběr metod připojení v praxi

1. Připojení delta na straně nízkého napětí hlavního transformátoru

  • Důvod: Eliminuje třetí harmonické a zabraňuje harmonickému zkreslení průběhu napětí v elektrické síti. Proud s nulovou sekvencí tvoří cirkulační proud v delta připojení, čímž se zachovává kvalita napájení.

2. Zásady pro výběr metod připojení

  • Připojení Y-D: Obvykle se používá u snižovacích transformátorů, protože zapojení do hvězdy na vysokonapěťové straně snižuje ztráty ve vedení.
  • Připojení D-Y: Obvykle se používá u zvyšovacích transformátorů, ale také u distribučních transformátorů, kde je uzemněna strana nízkého napětí.

3. Řešení zvláštních případů

  • Připojení Y-Y: Obecně se nepoužívá kvůli nedostatku harmonických cest, které mohou způsobit výrazné zkreslení výstupu.
  • Problémy s vícestupňovým transformátorem: Například transformátor 10/0,4 kV, který napájí kancelářskou budovu, musí při transformaci 400 V nebo 380 V na 110 V pro konkrétní zařízení zajistit uzemnění nulového vodiče.

V. Závěr

Volba vhodného způsobu připojení transformátoru je rozhodující pro bezpečný a stabilní provoz energetických systémů. Správné metody připojení mohou snížit ztráty, zlepšit účinnost, potlačit harmonické a zajistit kvalitu elektrické energie. V praktických aplikacích je třeba zvolit vhodnou metodu připojení na základě konkrétních potřeb a využít výhod každé metody k zajištění spolehlivosti a ekonomické efektivnosti elektrizační soustavy.

Napsat komentář

cs_CZCzech