Evenwichtstransformatoren

De spanning tussen elke fase van het driefasige AC-netwerk en de neutrale draad is idealiter 220 volt. Wanneer echter verschillende belastingen, verschillend van aard en grootte, zijn aangesloten op elk van de fasen van het elektriciteitsnet, treedt soms een behoorlijk aanzienlijke onbalans van fasespanningen op.

Als de belastingsweerstanden gelijk waren, zouden de stromen die er doorheen vloeien ook gelijk aan elkaar zijn. Hun geometrische som zou nul zijn. Maar als gevolg van de ongelijkheid van deze stromen in de neutrale draad ontstaat er een egalisatiestroom (het nulpunt verschuift) en ontstaat er een afwijkingsspanning.

De fasespanningen veranderen ten opzichte van elkaar en er wordt een fase-onbalans gevonden... Het gevolg van een dergelijke fase-onbalans is een toename van het elektriciteitsverbruik van het netwerk en een onjuiste werking van elektrische ontvangers, wat leidt tot storingen, schade en voortijdige slijtage van de isolatie. In een dergelijke situatie komt de veiligheid van gebruikers in gevaar.

Voor autonome driefasige stroombronnen is de ongelijke belasting van de fasen beladen met allerlei soorten mechanische schade. Dientengevolge is er een storing in elektrische ontvangers, verslechtering van stroombronnen, verhoogd verbruik van olie, brandstof en koelvloeistof voor de generator. Uiteindelijk stijgen de kosten van zowel elektriciteit in het algemeen als verbruiksartikelen voor de generator.

Om de fase-onbalans te elimineren, moet u de fasespanningen gelijk maken, u moet eerst de belastingsstromen voor elk van de drie fasen berekenen. Het is echter niet altijd mogelijk om dit vooraf te doen. Op industriële schaal kunnen verliezen als gevolg van fasespanningsonbalans eenvoudig enorm zijn, en het economische effect tot op zekere hoogte verwoestend.

Om negatieve trends te elimineren, moet u fasebalancering toepassen. Hiervoor worden zogenaamde balun-transformatoren gebruikt.

In een driefasige transformator zijn de fasewikkelingen van zowel de hogere als de lagere spanning in ster geschakeld, een extra balanceerinrichting is ingebouwd in de vorm van een extra wikkeling die de hoogspanningswikkelingen omringt. Deze extra wikkeling is ontworpen om de continue stroom van de nominale belasting van de transformator te weerstaan, dwz. voor de nominale stroom van één fase. De wikkeling is inbegrepen in de neutrale draadbreuk van de transformator uit de volgende berekening.

In het geval van vereffeningsstroom in de neutrale geleider, als gevolg van een ongebalanceerde belasting, zullen de nulvolgordefluxen in het magnetische circuit (wikkelingen van de werkende transformatoren) volledig worden gecompenseerd door de tegengesteld gerichte nulvolgordefluxen van de balanceerwikkeling. Fasespanningsonbalans wordt immers volledig voorkomen.

Het bedradingsschema van de wikkelingen van een driefasige fasebalancerende transformator wordt getoond in figuur 1.

Rijst. 1. Het apparaat van de balanceertransformator

1) Drietraps magnetisch circuit van een driefasige transformator.

2) Hoogspanningsspoelen.

3) Laagspanningswikkelingen.

4) Opwinden door compenserende windingen.

5) Afstandswiggen.

6) Het uiteinde van de compenserende wikkeling is aangesloten op het neutrale deel van de laagspanningswikkelingen.

7) Het uiteinde van de compensatiespoel dat naar buiten wordt gebracht.

De energiekenmerken van dergelijke transformatoren, nutteloze verliezen, kortsluiting en andere, sinds de toevoeging van een balanceerapparaat, is bijna niet veranderd, maar de elektriciteitsverliezen in het netwerk zijn aanzienlijk verminderd. Bij niet-uniforme fasebelasting is het fasespanningssysteem symmetrisch op dezelfde manier als bij het aansluiten van de wikkelingen volgens het ster-zigzagschema.

Evenwichtstransformator TST

De berekeningen en experimenten van de onderzoekers toonden aan dat met de juiste afstemming van de windingen van de compensatie- en werkwikkelingen, de spanning op de compensatiewikkeling van de transformator met het balanceerapparaat, gelijk aan de nominale stroom in de neutrale geleider, de waarde bereikt van de nominale fasespanning balanceren op het neutrale deel van de wikkelingen met een lage nul-volgorde EMF-spanning die voortkomt uit de werkende wikkelingen tot nul.

Dit ontwerp vermindert de nulsequentieweerstand van een driefasige voedingstransformator aanzienlijk. Dit geeft een aanzienlijke toename van enkelfasige kortsluitstromen en is een van de belangrijkste voordelen van baluntransformatoren, omdat het een betrouwbare en gemakkelijke afstelling biedt relais bescherming en zijn betrouwbare werking bij kortsluiting.

Bovendien is het destructieve effect van een grote enkelfasige kortsluitstroom op de wikkelingen van een dergelijke balanceertransformator veel minder dan de kortsluitstroom bij afwezigheid van een balanceerwikkeling, aangezien de destructieve krachtige asymmetrische flux met nulsequentie wordt nu volledig vergoed.